MarcoA
2012-07-07 21:20
Vedo che la materia della chimica industriale è un po' trascurata nel forum: di conseguenza tratterò per alcuni argomenti di mia conoscenza.
INTRODUZIONE
Lo zinco (Zn) in natura si estrae normalmente da un minerale denominato "Blenda". E' un metallo di transizione appartenente al II sottogruppo B della tavola periodica, con una massa atomica di 65,38 e una densità di 7,14. Fonde a 419°C e va in ebollizione a 907°C.
Lo zinco appena tagliato ha un colore bianco-azzurro spledente ma si ricopre quasi subito di uno strato di ossido passivante che rallenta la progressione dell'ossidazione. E' un anfotero quindi reagisce facilmente dissolvendosi sia in ambienti acidi che alcalini.
Il processo della zincatura consiste nel ricoprire un particolare di acciaio al carbonio con uno spessore variabile di zinco. Molti avranno intutio che lo scopo della zincatura è quello di proteggere il ferro dall'ossidazione, ma forse non tutti sapranno che lo fa in due differenti modi:
1- riveste il metallo proteggendolo
2- in caso di rottura o difettosità del film di zinco , esso si comporta da microanodo, ossidandosi in favore del ferro. In questo caso si dice che agisce come elemento di sacrificio.
Lo zinco si ossida in atmosfera formando 3 diversi composti:
1- Zinco ossido (ZnO), per reazione con l'ossigeno.
2- Zinco Idrossido (Zn(OH)2), per reazione con l'umidità atmosferica.
3- Zinco carbonato basico (Zn5(CO3)2(OH)6) per reazione con umidità e CO2.
Tutti e tre i composti sono bianchi e insolubili in acqua. In ambienti poco umidi si forma solo il primo.
Lo zinco è chimicamente affine al ferro e durante la zincatura i due metalli di fatto si amalgamano. Avremo così uno strato misto composto verso l'esterno in massima parte di zinco, con un tenore di ferro crescente in profondità, per raggingere poi la massima parte di ferro in corrispondenza del supporto ferroso.
TIPOLOGIE DI PROCESSI INDUSTRIALI
La zincatura si può ottenere per due vie:
- la zincatura elettrolitica
- la zincatura a caldo
Il processo della zincatura avviene per immersione e ciò signidica che i metalli vengono immersi nei bagni di lavoro per ottenere il trattamento.
La zincatura eletrolitica è un processo galvanico di deposizione che produce un minimo rivestimento di zinco sulla superfice metallica (5-12 micron) con caratteristiche estetiche apprezzabili e una buona predisposizione alla verniciatura. E' un processo delicato e coinvolge un certo numero di stadi di trattamento.
La zincatura a caldo consiste nell'immergere i particolari in un bagno di zinco fuso. Produce spessori di zinco molto alti (15-75 micron) ma con qualità estetiche non pregevoli e difficili da verniciare.
Vale la pena di distinguere le zincherie in base al tipo di manufatti che trattano, distinzione che poi torna utile in tutti i trattamenti dei metalli. Si definiscono "coil coaters" le aziende che lavorano nastri di metallo destinati poi a successive lavorazioni (taglio, spianatura, piega ecc) in continuo: il processo di coil coating è caratterizzato alte velocità di trattamento e grandi produttività. Con il termine coil (in inglese avvolgimento, matassa) si indica il rotolo lungo parecchie centinaia di metri in cui è avvolto il metallo per la movimentazione. Appartengono invece alla "general industry" quelle aziende che trattano particolari metallici già formati che vengono appesi e scaricati uno ad uno e ciò fa si che la produttività in termini di superfice trattata e quindi il consumo di prodotti siano limitati.
Le zincherie di entrambi i tipi non sono "ambienti belli", con tutto il rispetto parlando, a causa delle polveri e dello sporco che le lavorazioni comportano. Il controllo dei processi è spesso limitato ai parametri essenziali.
Tempo fa mi capitò di visitare un importante stabilimento di coil coating in una zona portuale tra l'altro risalente ai primi del '900. Il mio interlocutore, molto fiero dell'azienda per la quale lavorava, mi consegnò un caschetto giallo e mi fece strada. L'aspetto dei capannoni era caratteristico dell'archeologia industriale. Nei piazzali attorno agli edifici c'erano dappertutto giganteschi nastri arrotolati, del diametro di due o tre metri, di materiale ferroso ossidato dallo spessore di qualche centimetro (avete presente che le forze in gioco per creare un rotolo del genere?). Enormi muletti spostavano i pesantissimi coils, arrivati via mare da qualche fonderia lontana, da una parte all'altra dello stabilimento. Introno polvere, ruggine e macchie untuose sui selciati. All'interno la visita iniziò proprio dall'inizio del processo, in corrispondenza di un gicantesco robot che svolgeva e congiungeva rumorosamente i pesanti nastri di acciaio al carbonio: finito un nastro ne saldava fra le sintille l'estremità all'inizio del successivo e in questo modo all'interno dello stabilimento dello stabilimento circolava a velocità strabilianti un unico nastro di metallo senza soluzione di continuità. Subito dopo una serie di calandre di laminazione riducevano lo spessore dei coils da centimetri a pochi decimi di mm. Polvere, sporco e rumore dappertutto. La visita continuò lungo tutte la lavorazioni che l'unico nastro di acciaio subiva scorrendo veloce, finchè, voltato un angolo, lo vidi color argento salire per trenta metri in verticale, fin quasi al soffitto: il contrasto con il grigio scuro dello stabilimento vi assicuro era sorprendente! Usciva da una vasca interrata di di zinco liquefatto relativamente piccola (non chiedetemi come entrasse da sotto il livello), di un colore metallico talmente luminoso che veniva voglia di metterci dentro un dito per portarsene a casa un po'. Una volta raffreddato l'unico nastro sarebbe stato destinato a verniciatura, taglio ed avvolgimento, questa volta in rotoli più piccoli del diametro circa di un metro e mezzo, e venduto per costruire i manufatti che costituiscono il mondo che vediamo tutti i giorni.
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