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Fonderia Alluminio

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Published on Jun 24, 2012

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La fonderia è la branca della metallurgia che si occupa dei processi produttivi che permettono di ottenere degli oggetti metallici tramite la fusione e la colata di metalli in apposite forme, ovvero degli oggetti cavi che daranno la forma al pezzo. Viene detta fonderia anche lo stabilimento ove vengono svolte le suddette attività. I pezzi ottenuti vengono detti getti o fusioni. La fusione è una delle tecnologie di lavorazione tra le più antiche conosciute: i primi utensili rinvenuti, ottenuti tramite fonderia, risalgono al 4000 a.C. .
È possibile dividere il processo di fonderia in due macrocategorie:
colata in forma transitoria, in cui la forma per creare il pezzo viene distrutta al termine del processo.
colata in forma permanente, in cui la forma per creare il pezzo viene riutilizzata in un elevato numero di cicli produttivi.
Nonostante l'alluminio sia il 3º elemento chimico in ordine d'abbondanza sulla crosta terrestre (8,1%), è molto raro in forma libera, per cui in passato era considerato un metallo prezioso, con un valore superiore a quello dell'oro. È quindi relativamente nuovo come metallo industriale e la sua produzione in quantità commerciali avviene da poco più di 200 anni.
Quando venne scoperto l'alluminio era estremamente difficile da separare dalle rocce di cui faceva parte, e poiché si trovava solo legato in qualche composto era l'elemento chimico più difficile da ottenere, nonostante fosse uno dei più abbondanti disponibili sulla Terra.
Il principale minerale d'alluminio è la bauxite: un ossido-idrossido misto di alluminio, dalla composizione molto variabile a seconda dei giacimenti. Può pertanto contenere Al2O3 40-60%, H2O 12-30%, SiO2 1-15%, Fe2O3 7÷30%, altri composti quali ossidi di titanio, vanadio, fosforo, o fluoruri.
L'alluminio è un metallo reattivo e non può essere prodotto dalla bauxite tramite riduzione con carbonio, come avviene per il ferro, ma viene invece prodotto con un procedimento in due stadi:
Produzione di allumina Al2O3 dalla bauxite (processo Bayer);
Elettrolisi di allumina fusa in criolite[1] (processo di Hall-Héroult).
Attualmente uno dei più grandi produttori di alluminio è il Canada, anche se non uno dei maggiori produttori di bauxite. Infatti grazie ai suoi potenti impianti idroelettrici, dispone di grandi quantità di energia elettrica a basso costo, quindi importa la bauxite ed esporta l'alluminio metallico. Nonostante l'elevato costo dell'elettrolisi, l'alluminio è comunque un metallo sufficientemente economico ed è quindi ampiamente utilizzato. L'alluminio può essere estratto anche dall'argilla, ma il processo è più costoso.
Processo Bayer [modifica]
Per approfondire, vedi la voce Processo Bayer.
L'allumina si ottiene trattando la bauxite con idrossido di sodio concentrato a caldo, che reagendo con l'alluminio produce idrossido di alluminio, che calcinato a 1200 °C si decompone in ossido di alluminio e acqua.
Oggi questa operazione rientra all'interno del ciclo di lavorazione detto processo Bayer.
Processo di Hall-Héroult [modifica]
Per approfondire, vedi la voce Processo di Hall-Héroult.


Schema del processo di Hall-Héroult
Per un periodo l'alluminio costò più dell'oro, ma i prezzi scesero fino a collassare quando nel 1886 venne messo a punto, in Francia da Paul Héroult e in America da Charles Martin Hall, il metodo elettrolitico di produzione dell'alluminio a partire da allumina (ossido di alluminio, Al2O3).[2]
Nel processo di Hall-Héroult l'alluminio viene prodotto in una cella elettrolitica in cui l'elettrolita è costituito da un bagno di criolite e allumina. L'alluminio fuso viene prodotto al catodo, che è costituito da una vasca di materiale refrattario all'interno del quale sono posizionate delle barre portacorrente (che fungono da elettrodo).

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