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METALLI - Coggle Diagram
METALLI
2) I METALLI E IL LORO CICLO DI VITA: ORIGINE Il ciclo di vita dei metalli ha inizio in miniera e continua col riciclaggio che si basa sulla possibilità di fondere il materiale per poi trovare nuove forme e impieghi. Le rocce metallifere sono raggruppate in giacimenti che prendono il nome di miniere, che possono essere sotterranee o a cielo aperto e dalle quali i metalli vengono ricavati mediante processi di arricchimento o di estrazione. I giacimenti sotterranei sono in cavità molto profonde dette pozzi, che possono raggiungere diversi centinaia di metri di profondità. La miniera a cielo aperto e una miniera di superficie da cui estrae il minerale che si trova a poca profondità nel sottosuolo. La metallurgia è la disciplina che studia come si estraggono e si lavorano i metalli.
ARRICCHIMENTO: Trattamenti subiti dal minerale che lo rendono adatto alle successive lavorazione. Ha inizio con la macinatura e porta alla separazione delle ganghe (o scorie)dal metallo puro tramite procedimenti meccanici.
ESTRAZIONE: Si mette a nudo il metallo nella sua forma grezza o allo stato puro. Può avvenire con l'uso del calore, dell'acqua o dell'elettricità.
TRASPORTO: Successivamente sono trasportati mediante le siviere negli stabilimenti metallurgici dove verranno lavorati le siviere sono grandi secchi metallici, che hanno la possibilità di essere chiusi e montati su vagoni speciali. Le siviere sono messe in movimento in stabilimento grazie al carro-ponte : si tratta di un traliccio con binario sospeso su cui è possibile agganciare le siviere e ribaltarle per rovesciarne il contenuto nei macchinari o negli stampi.
al termine del loro ciclo di vita, i metalli possono essere riciclati. I RAEE sono una grande risorsa di metalli da riciclare. Un ruolo fondamentale nel recupero dei metalli è svolto dai RAEE ( rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche). Presso il centro di smistamento ci sono ceste piene di piccoli e grandi elettrodomestici. Alcuni addetti hanno il compito di smontare ogni singolo componente per recuperare anche la più piccola vite. Nel 2021 il principale consorzio italiano per il recupero e il riciclaggio degli elettrodomestici ha trattato 400.000 tonnellate di RAEE, da cui sono state ricavate materie prime da riutilizzare. L'alluminio è un metallo molto difficile da estrarre e per questo è importantissimo recuperarlo. In Italia tutto l'alluminio presente sul mercato proviene dal riciclaggio. Diminuire l'attività estrattiva comporta una riduzione dei consumi di energia.
1) LA MATERIA CHE VIENE DALLE VISCERE DELLA TERRA.
I metalli raramente si trovano in natura allo stato puro, più spesso sono presenti sottoforma di composti nelle rocce minerarie da cui vengono estratti. In generale i conduttori sono buoni conduttori termici ed elettrici, resistono bene alle sollecitazioni meccaniche e si prestano a diversi tipi di lavorazioni. Le proprietà dei metalli sono:
MECCANICHE:
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FISICO-CHIMICHE:
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- Conducibilità termica ed elettrica
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5) L'INDUSTRIA METALLURGICA.
dal lingotto al manufatto: Le lavorazioni che consentono di trasformare una barra o un lingotto in un manufatto sono diverse a seconda della forma che si vuole dare al prodotto finito.
Possiamo raggrupparle in due tipologie:
- Lavorazioni a caldo: Il materiale è portato a una temperatura elevata per acquisire la plasticità sufficiente.
- Lavorazioni a freddo: Il materiale viene lavorato a temperatura ambiente ed è possibile modificarne la forma con attrezzi particolari.
STAMPAGGIO: Può essere sia a caldo sia a freddo. Nel primo la materia prima viene fusa e colata in stampi. Nel secondo caso i laminati metallici vengono formati in uno stampo, cioè una parte fissa, sagomata e una mobile.
ESTRUSIONE E TRAFILATURA: Si tratta di lavorazioni a caldo. Nell' estrusione il materiale fuso viene spinto con un pistone attraverso un foro sagomato chiamato matrice. Nella trafilatura il materiale viene tirato, serve a fare fili metallici e profili.
FUCINATURA O FORGIATURA: E' la lavorazione a caldo realizzata grazie all'uso di un maglio, cioè un martello dalla testa grande. Si fa scaldare parte della barra e , grazie a colpi ripetuti è possibile appiattirla, o utilizzando pinze e morse piegarne il profilo.
IMBUTTITURA: Funziona prevalentemente a freddo con un macchinario. Si realizza con lamiere e serve a costruire recipienti metallici o oggetti cavi, come lattine e pentole.
SALDATURA: Procedimento a caldo con il quale è possibile unire due parti metalliche. La saldatura più conosciuta avviene grazie alla fusione con fiamma ossidrica di bacchette di stagno, ma si possono saldare due materiali anche con l'avvicinamento e al riscaldamento dei due lembi da congiungere.
ZINCATURA: Procedimento che avviene sia a caldo (BAGNO DI ZINCO FUSO) sia a freddo ( PER VERNICIATURA) crea un rivestimento di zinco intorno all'elemento metallico che protegge dagli agenti atmosferici e dalla corrosione; può essere realizzato anche per elettro lisi.
LAMINAZIONE: Si possono realizzare sia a freddo sia a caldo facendo passare il materiale metallico attraverso i rulli di una calandra. Le lamiere più comuni vengono realizzate proprio grazie alla malleabilità del metallo.
4) LA LAVORAZIONE DELLE LEGHE DI FERRO. Le tecniche di produzione e di lavorazione del ferro avvengono in centri siderurgici. Nei centri siderurgici si parte dall'arrivo delle materie prime, si continua con il passaggio delle stesse in uno speciale macchinario altoforno e giunge fino al laminatoio, dove si ottengono diversi tipi di semilavorati. Le fasi di lavorazione delle leghe di ferro sono:
1- Arrivo e preparazione delle materie prime; i materiali vengono ricavati su carrelli, i quali percorrono nastro trasportatore inclinato che li porta alla bocca dell'alto forno.
2-L'alto forno è una torre, alta circa 80 m. di forma conico-cilindrica. Le pareti sono in materiale refrattario e protette da un armatura d'acciaio. All'interno della torre la temperatura arriva fino ai 1600°. La torre dell'altoforno è composta da due volumi a forma di cono: il primo, più allungato, viene chiamato tino. Il ventre è la seconda porzione di cono rovesciata e più tozza. A essa e collegata la sacca: tipo un grande imbuto che termina nel crogiolo, una zona di raccolta. La caduta delle materie prime avviene all'interno del tino dove inizia la fusione, che si completa nel ventre e termina nel crogiolo. a questo punto si elimina dalla ghisa fusa alcune ganghe (scorie) allo stato solido e schiume di vario genere.
3- La ghisa liquida viene colata nel carro siluro che cola la ghisa all'interno di una siviera che la trasporta all'acciaieria.
4- Dalla siviera, la ghisa liquida passa a un convertitore a ossigeno LD che trasforma la ghisa in acciaio con un getto di ossigeno. Dalla ghisa vengono, ridotte le quantità di zolfo, fosforo, soprattutto carbonio, che brucia con l'ossigeno. Durante il processo vengono aggiunti al materiale fuso alcuni rottami di ferro.
5- L'acciaio passa in una seconda siviera e viene colato all'interno della lingottiera. Qui l'acciaio liquido si trasforma in barre arroventate, chiamate blumi.
6- Dalla lingottiera, l'acciaio in blumi è diretto al laminatoio, dove i semilavorati vengono trasformati in prodotti finiti.
7- Nel laminatoio ci sono macchine con cilindri che deformano l'acciaio e consentono di ottenere prodotti finiti: nastri di acciaio, profili cioè barre, lingotti e altri semilavorati di sezione quadrangolare.