metallurgia

La trasformazione della ghisa il acciaio

di Giorgio Poli

Confronto fra ghisa (a sinistra) ed acciaio (a destra)

Confronto fra ghisa (a sinistra) ed acciaio (a destra)

Quella della trasformazione della ghisa in acciaio può essere considerata un’impresa di grande portata, forse al pari di quella della conquista della luna, luogo dove, indirettamente, l’uomo è stato portato dall’acciaio: cioè un grande passo per lo sviluppo tecnologico dell’umanità!
Che cosa sia, per definizione, l’acciaio lo indica chiaramente la normativa UNI EN 10020, dove si legge: “Si chiama acciaio un materiale in cui il ferro è l’elemento predominante, in cui il tenore di carbonio è di regola minore del 2 % e che contiene altri elementi. … Tale valore del 2 % è il tenore limite corrente che separa l’acciaio dalla ghisa”.  Cioè bisogna trovare il modo di ridurre il tenore di carbonio della ghisa fino ai valori tipici dell’acciaio; meglio se con tale operazione si eliminano anche gli elementi inquinanti già presenti senza aggiungerne altri.
Il problema sembra di facile soluzione, in quanto basta scambiare la funzione degli elementi chimici: se il carbonio viene usato come riducente, per togliere ossigeno agli ossidi, si ottiene la ghisa; se si usa ossigeno per “bruciare “ il carbonio in eccesso, la ghisa diventa acciaio! Si tratta di trovare un modo facile e conveniente per fornire l’ossigeno necessario per bruciare il carbonio in eccesso.

continua

Gli altoforni e la riduzione industriale degli ossidi di ferro

di Giorgio Poli

Prosegue la trattazione a cura del prof. Giorgio Poli, chimico siderurgico, in risposta alle domande poste da Chimicare.
Nella trattazione odierna, l’Autore si impegna a rispondere alla seguente domanda:
” A scuola ci hanno insegnato che l’acciaio è costituito da miscele (è corretto definirle soluzioni?) di ferro e di carbonio.  Se ricordo bene la produzione di ferro metallico a partire dai suoi minerali passa proprio attraverso l’impiego in qualità di “reagente” del carbonio elementare contenuto nel carbone.  Quindi immagino che, alla fine, un po’ di carbonio nel ferro avesse dovuto finirci comunque.  Ci aiuteresti a fare un po’ di chiarezza in questa questione? “
[per completezza della lettura si rimanda alla prima parte della trattazione:
Come si produce l’acciaio?“]


 

Riduzione degli ossidi di ferro

In siderurgia il ruolo di MO è svolto dagli ossidi di ferro, la cui serie, in funzione del tenore di ossigeno calante, è la seguente:
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO —— Fe
e, partendo da Fe2O3, la riduzione con CO segue la stessa sequenza. Le reazioni coinvolte sono le seguenti:
3Fe2O3 + CO ↔ 2Fe3O4 + CO2 (6)
Fe3O4 + CO ↔ 3FeO + CO2 (7)
FeO + CO ↔ Fe + CO2 (8)
A bassa temperatura è possibile anche la reazione:
Fe3O4 + 4CO ↔ 3Fe + 4CO2 (9)

curve di riduzione degli ossidi di ferro in coordinate di Boudouard

Fig.

continua

Termochimica metallurgica

di Giorgio Poli

Prosegue la trattazione a cura del prof. Giorgio Poli, chimico siderurgico, in risposta alla domanda posta da Chimicare:
utensili realizzati in metalli vari” Si tende a dire che sono “di ferro” molti oggetti metallici, specie quelli a basso costo, quando non sia evidente (ad esempio per la loro leggerezza o per il loro colore) che essi sono stati realizzati con altri metalli altrettanto noti, come ad esempio l’alluminio o il rame. E’ vero che esistono e si usano tanti oggetti “di ferro”? “
[per completezza della lettura si rimanda alla prima parte della trattazione: “Ferro, acciaio ed altre scoperte siderurgiche“]

 

Preliminarmente è necessario richiamare brevemente e schematicamente gli assunti della termodinamica. Si vuole ricordare che tali assunti sono derivati da considerazioni complesse e rigorose, il cui esame esula dallo scopo di questa trattazione ma che potrebbe essere oggetto di un intervento specifico.

 

Assunti termodinamici

E’ termodinamicamente possibile (o stabile) ogni evento a cui si possa associare la variazione negativa di un parametro denominato “energia libera G”.  Cioè è indispensabile che:  ΔG < 0.
Quanto sopra vale in qualsiasi campo, perciò anche in chimica, dove la sua applicazione fa dedurre che la reazione:        A + B → C

è possibile solo se è dotata di un ΔG negativo.

continua

Ferro, acciaio ed altre “scoperte” siderurgiche

di Giorgio Poli

Prosegue il viaggio alla (ri)scoperta della chimica siderurgica, realizzato in piccola puntate a cura di Chimicare tramite domande-chiave all’esperto.
Nata ancor una volta dalla volontà di mettersi nei panni del lettore non professionale alla ricerca di una risposta ai suoi dubbi, la domanda di oggi suonava all’incirca in questo modo:
” Si tende a dire che sono “di ferro” molti oggetti metallici, specie quelli a basso costo, quando non sia evidente (ad esempio per la loro leggerezza o per il loro colore) che essi sono stati realizzati con altri metalli altrettanto noti, come ad esempio l’alluminio o il rame. E’ vero che esistono e si usano tanti oggetti “di ferro”? “

ferro metallico puro

ferro metallico puro

La risposta è molto semplice: non c’è niente al mondo che sia fatto di ferro, naturalmente inteso come elemento chimico puro. Nel gergo comune, dire che una cosa è di ferro è quasi come dire che una cosa è metallica. Soltanto i più avveduti, magari utilizzando una calamita o verificandone il peso o il colore, tendono a distinguere fra vari tipi di metallo. E spesso incorrono in errore, perché esistono oggetti fatti prevalentemente di ferro che non sono magnetici (provare con una posata su cui sia scritto 18-8 o 18-10.

continua

Metallurgia e Chimica

di Giorgio Poli

fusione di metallo in crogiolo

fusione di metallo in crogiolo

A chi mi chiedesse: “Si può parlare di metallurgia in un sito dedicato alla chimica?” risponderei: “Non solo si può, è addirittura doveroso!”. Naturalmente è solo un parere personale, forse derivato da anni di operatività nell’ambito della didattica metallurgica.

Potrei cominciare formulando io una domanda: “E’ la chimica che è figlia della metallurgia o è la metallurgia che è figlia della chimica?”. Credo nella prima di queste affermazioni e cerco di spiegare il perché.

Premetto la seguente considerazione. Si pensa che la prima chimica usata dal genere umano (naturalmente in modo incosciente) per fabbricare qualcosa non presente in natura sia stata quella che oggi chiameremmo “chimica della fermentazione”: si hanno indicazioni di uso di bevande fermentate (forse simili alla birra) fin dal neolitico, prima dell’età dei metalli. Ma in questa sede la discussione è indirizzata ai metalli o, meglio, ai “materiali” impiegati dall’uomo per farne “utensili” di varia utilità, senza considerare questioni relative alla biologia, ad agricoltura e pastorizia, ai rapporti sociali, ecc. che potrebbero inficiare almeno in parte quanto segue.

schema dell'evoluzione umana

schema dell’evoluzione umana

Andiamo alle origini, e rifacendosi ai dogmi della cristianità sulla creazione, si sul dire che Dio è un “ceramista”.

continua

Sostieni la divulgazione della Chimica

Il tuo libero contributo sarà interamente devoluto alle attività di divulgazione della Chimica.

CONDIVIDI QUESTO ARTICOLO

RICHIEDI LA NEWSLETTER

Una mail settimanale con gli aggiornamenti delle pubblicazioni, le attività dell'Associazione e le novità del mondo della divulgazione chimica

SEGUI CHIMICARE ANCHE SU FACEBOOK

segui chimicare anche su facebook

gli ultimi articoli inseriti

ARCHIVI ARTICOLI chimiSPIEGA PER MESE

SEGUI CHIMICARE ANCHE SU TWITTER

Non solo gli aggiornamenti degli articoli pubblicati sui nostri blog e le novità del Carnevale della Chimica, ma anche le segnalazioni dei migliori interventi di divulgazione chimica in lingua italiana nel web.

ABBONATI AI FEED DI CHIMISPIEGA

Vota questo articolo..
http://www.wikio.it