RAME

RAME (XXVIII, p. 800; App. II, 11, p. 664; III, 11, p. 579)

Metallurgia. - La lunga esperienza maturata nella conduzione dei forni per la fusione a metallina dei concentrati solforati di r., nonché gli approfonditi studi condotti negli ultimi decenni hanno portato a tutta una serie di notevoli miglioramenti nella pratica della fusione con sensibili economie di processo; se, da un lato, è scaturita da questo l'attuale situazione di superiorità del forno a riverbero che, con la sua tipica marcia semipiritica, ha soppiantato quasi ovunque sia i più classici forni a tino "a camicia d'acqua", sia i più moderni forni elettrici, dall'altro si è anche avuta una forte spinta alla realizzazione di nuovi modelli di forni, in grado di sfruttare il minerale in modo più completo, e dai quali molto ci si attende per gli sviluppi futuri della metallurgia termica del rame.

Per quanto riguarda il forno a riverbero vanno citate tra le innovazioni più importanti: a) la costruzione della volta con refrattari basici; b) l'impiego di bruciatori "a lunga fiamma", del tipo a combustione turbolenta e con aria arricchita in ossigeno; c) l'installazione, sulle condotte di uscita dei gas di combustione, di capaci caldaie per il recupero quasi completo del calore sensibile dei fumi. In particolare il ricorso al refrattario basico, e cioè in pratica ai mattoni di magnesite calcinata e stabilizzata, oppure cromomagnesiaci, molto meno soggetti alla corrosione e all'usura di quelli di silice, richiede però l'impiego, per la costruzione delle grandi volte dei moderni riverberi (con sezioni anche di 11 × 35 m), di un'incastellatura di sospensione (fig. 1) dei mattoni stessi, a causa della loro più modesta resistenza meccanica a caldo. Questo tipo di costruzione, detto appunto "a volta sospesa", benché presenti dei costi nettamente superiori, rispetto alla tradizionale volta silicea ad arco piatto, in compenso offre oltre alla più lunga durata in esercizio altri ineguagliabili vantaggi, quali la facilità delle riparazioni di parti usurate della volta senza dover sospendere la marcia del forno, la possibilità di correggere a costruzione ultimata eventuali errori di progettazione del profilo della volta, e comunque di modificarla qualora ciò si renda necessario, come, per es., in conseguenza di una variazione del tipo dei bruciatori o del combustibile; non ultima, infine, la possibilità di far variare, alzando o abbassando contemporaneamente tutti i mattoni della volta, la capacità produttiva del forno in relazione a esigenze di mercato, alla disponibilità del minerale, a prolungate soste di altri reparti della fonderia, ecc. Anche l'impiego di bruciatori ad aria arricchita a 28 ÷ 32% di O₂ si è rivelato particolarmente efficace: con l'aumento infatti della velocità di combustione e l'innalzamento della temperatura di fiamma si può incrementare la produttività del forno persino del 30 ÷ 35%, facendo diminuire, col ridotto volume dei gas di combustione, e le perdite di calore e le spese degl'impianti di abbattimento dei fumi.

Di grande interesse risultano poi, come si è già detto, i nuovi modelli di forni, tutti sostanzialmente basati sul principio di utilizzare come combustibile una parte del minerale stesso, e precisamente l'eccesso di solfuro di ferro che, come pirite, è contenuto nei concentrati solforati di r. molto ricchi, a 25 ÷ 30% di r. e 30 ÷ 35% di zolfo. Si tratta di una marcia di fusione tipicamente piritica, in cui il calore liberato dall'ossidazione della pirite in eccesso è sufficiente, in teoria, per far fondere i restanti solfuri, la ganga del minerale e i fondenti aggiunti, in modo da raccogliere metallina e scoria ben fuse; tuttavia, dovendosi sopperire alle perdite di calore attraverso le pareti del forno e con i fumi, è necessario, per chiudere positivamente il bilancio senza apporto di altro combustibile, usare nella combustione del minerale aria preriscaldata a 600 ÷ 700 °C oppure, e ancor meglio, ossigeno puro. I primi forni di questo tipo, realizzati in scala industriale nel periodo 1950-55, sono quelli della Outokumpu-Oy di Harjavalta (Finlandia) e della Int. Nichel Co. di Copper Cliff (Canada), mostrati schematicamente in fig. 2, e tuttora in piena efficienza. Il particolare costruttivo più importante è costituito dagli speciali bruciatori che iniettano nella camera di fusione il minerale e i fondenti, finemente macinati e ben secchi, mediante corrente di ossigeno. Nella fiamma, così prodotta, si raggiungono temperature dell'ordine di 1300 °C e si ha pertanto una rapida fusione, da cui la denominazione di forni flash smelting, della metallina e della scoria che si raccolgono poi e decantano nel sottostante crogiolo.

Caratteristica comune di questi, come degli altri modelli di forni derivati successivamente, per es., i tipi KIVCET a ciclone sviluppati sin dal 1955-60 in URSS, WORCRA di Port Kembla (Australia, 1963) e Mitsubishi di Naoshima (Giappone, 1974), è quella di produrre, stante la qualità dei concentrati adoperati e la natura del processo di fusione, metalline molto ricche a 50 ÷ 60% di r. e di conseguenza scorie con elevato tenore di r., fino a 4 ÷ 5%; queste ultime quindi devono essere rielaborate per recuperarne il r. in forni a parte, oppure direttamente nello stesso forno, com'è il caso dei processi INCO, KIVCET e WORCRA.

Anche nel settore dei procedimenti estrattivi per via umida si sono registrate importanti innovazioni, come, per es., il ricorso alla lisciviazione "alcalina" con soluzioni acquose di ammoniaca e di carbonato ammonico (a 6% di NH₃ e 4% di CO₂), capaci di sciogliere il r. secondo lo schema:

e dalle quali si provvede poi alla riestrazione mediante semplice riscaldamento a 80 ÷ 100 °C, e cioè decomponendo il complesso amminico del r., con precipitazione di CuO purissimo e distillazione di NH e CO₂; i vapori vengono fermati in torri di lavaggio a pioggia d'acqua, rigenerando così la soluzione ammoniacale da riciclare allo stadio di lisciviazione. Esempio tipico di questo processo è l'impianto di Calumet-Hecla (Michigan, SUA), dove si lavorano circa 10.000 t al giorno di minerali a 0,5% di Cu, sottoforma di r. nativo e di composti ossidati.

Infine, per quanto riguarda i procedimenti di raffinazione del metallo grezzo, occorre ricordare nel caso del trattamento per via termica la sempre più larga diffusione, durante la fase del perchage, del soffiaggio nel bagno di r. di gas di reforming, o di gas naturale, o di altri idrocarburi gassosi, in sostituzione del palo di legno verde; e, per la raffinazione elettrolitica, la possibilità di lavorare con densità di corrente fino a 350 ÷ 400 A/m², e quindi con un raddoppio netto della produttività dell'impianto, facendo ricorso al cosiddetto "metodo della corrente reversibile". Quest'ultima pratica, messa a punto per la prima volta nella raffineria di Pirdop-Zlatica (Bulgaria) nel 1962, consiste nell'inviare periodicamente brevi impulsi di corrente continua a polarità invertite degli elettrodi, la qualcosa permette di ovviare ai gravi inconvenienti, che verrebbero provocati dal forte aumento della densità della corrente, nella regolarità e compattezza del deposito catodico, nonché sulla qualità e sul titolo del r. raffinato.

Bibl.: Copper, the science and technology of the metal, its alloys and compounds (a cura di A. Butts), New York 1954; J. F. Foard, R. R. Beck, Copper smelting, in Metallurgical society of AIME (American Institute of Mechanical Engineers), paper A71/85, ivi 1971; I. C. Herbert e altri, New copper extraction processes, in Journal of metals, XXVI (1974), p. 8.

Produzione e consumi. - In questi ultimi anni si è avuta la conferma dell'estrema sensibilità del r. a ogni tipo di evento economico, politico e sociale, potendosi nel contempo assistere a un notevolissimo sviluppo del mercato cuprifero che, per il 1977, ha visto i suoi principali parametri elevarsi nel mondo ai seguenti livelli (milioni di t metriche): produzione alle miniere 8,03; produzione totale di r. raffinato 9,08; consumo di r. raffinato 9,o1 (cifre arrotondate). Dopo la parentesi genn. 1964-apr. 1966, durante la quale i principali produttori che vendevano in Europa abbandonarono come base di prezzo il mercato di Londra per quotare un loro "prezzo produttori", la struttura dei prezzi del r. nel mondo libero si è stabilizzata come segue. Europa: prezzo del mercato di Londra (espresso in sterline oppure convertito giornalmente in altre valute); Nord America (Stati Uniti e Canada): prezzi "domestici" fissi per il r. prodotto alla miniera, con variazioni di frequenza variabile in dipendenza delle circostanze del mercato. Da ricordare l'esistenza a New York di un mercato a termine (il Commodity Exchange) soltanto in parte analogo al mercato di Londra, che governa localmente le vendite di r. soprattutto secondario. Circa a metà del 1978, due fra i massimi produttori degli Stati Uniti hanno incominciato tuttavia a vendere il loro r. a un prezzo pari alle quotazioni quotidiane del Commodity Exchange maggiorate di un "premio", tanto che il sistema dei prezzi "domestici" fissi avrebbe perduto negli Stati Uniti, secondo alcuni autorevoli esponenti del mercato del r., molto della sua tradizionale validità. Altre aree, fra le quali citiamo Giappone, Australia, Rep. Sudafricana: prezzi fissi che si muovono "a gradoni" con frequenza dipendente soprattutto dalle vicende londinesi. Dal 1960 a oggi le quotazioni del mercato di Londra hanno palesato innumerevoli fluttuazioni, dando luogo a periodi anche lunghi durante i quali i corsi sono apparsi fortemente esaltati oppure altrettanto fortemente depressi. Questi fenomeni hanno a turno trovato la loro origine in particolari situazioni della domanda mondiale di metallo, ma talora in avvenimenti a essa estranei quali scioperi, tensioni politiche, calamità naturali, quando non in fattori tecnici che influenzavano l'andamento delle trattative in borsa. Attenendoci al più recente passato, riportiamo (tab. 2) in sterline per t le medie annuali nonché i prezzi minimi e massimi toccati in ciascun anno al mercato di Londra per r. elettrolitico in wirehars (quotazioni settlement).

A partire dalla prima metà del 1975, come risultato della depressione economica che in maggiore o minor misura incominciò ad affliggere tutte le potenze industriali del mondo libero, si mise in evidenza un certo surplus di produzione sul consumo, la cui entità venne allora valutata dagli analisti nell'ordine di 500.000 t/anno. Il mercato di Londra accusò questa situazione portandosi nell'intorno delle 500 ÷ 550 Lst/t, a ciò anche spinto dalla consistenza sempre crescente delle scorte ufficiali del mercato stesso destinate a raggiungere, negli anni immediatamente successivi, livelli storicamente mai toccati. La debolezza del mercato di Londra, nel primo semestre del 1975, fu ulteriormente esaltata dal fatto che le ricorrenti cedenze della sterlina già allora contribuivano alla depressione dei corsi. Nel 1978 al surplus di produzione sul consumo è subentrato un modesto deficit, mentre le scorte ufficiali del mercato di Londra iniziavano a contrarsi drasticamente e le quotazioni a rinvigorirsi. Questa tendenza è apparsa confermata all'inizio del 1979 che ha visto il r. a Londra, e dovunque nel mondo, conseguire vistosi guadagni.

L'andamento dei consumi di r. e quindi gli aumenti di produzione che durante i decorsi anni hanno conferito al mercato cuprifero una nuova dimensione, non potevano non modificare la fisionomia delle fonti di approvvigionamento. Mentre i paesi tradizionalmente fornitori di r. (Stati Uniti, Canada, Chile, Zaire, Zambia) rivolgevano i loro sforzi ad aumentare il rispettivo potenziale produttivo, altri paesi fra i quali, per es., Australia, Rep. Sudafricana, Polonia davano il via a iniziative destinate a trasformarli da produttori marginali in importanti produttori di rame. Naturalmente tutto ciò ha implicato, e implica, investimenti colossali, oltre che tempi tecnici che si misurano in anni. Nuove aree, fino a ieri sconosciute sul mercato del r., sono venute alla ribalta: l'Indonesia, Papua-Nuova Guinea, le Filippine e l'Iran. Infine, mette conto menzionare le nuove prospettive di estrazione del r. (e di altri metalli non ferrosi) che i giacimenti marini potranno offrire in un domani che non sembra ormai tanto lontano. Ma l'avvenimento forse più importante, certo il più significativo, materializzatosi sul mercato del r. nel corso degli ultimi anni, è stata l'evoluzione politica attraverso la quale taluni paesi in via di sviluppo hanno potuto assumere il controllo delle proprie ricchezze minerarie, affrancandosi da quegli interessi stranieri o collaborando con quegli interessi stranieri che detto controllo detenevano. Questo è stato il caso del Chile, del Perù, dello Zaire e dello Zambia, che a suo tempo hanno dato vita a un organismo denominato CIPEC (Conseil Intergouvernamental des Pays Exportateurs de Cuivre) con sede a Parigi. Analoghi mutamenti di clima politico devono registrarsi in quelle nuove aree estrattive da poco apparse, come detto più sopra, alla ribalta del rame. Anche qui i locali governi appaiono oggi in veste di protagonisti di quegli sviluppi industriali che sono destinati a imprimere un nuovo volto ai loro paesi.

Uno sviluppo tecnico relativamente recente, che ha portato a un profondo sconvolgimento nel mercato del r. sotto il profilo delle forme commerciali appetite dai consumatori, è quello della colata continua della vergella destinata alla produzione di filo. Già a fine 1977 si stimava che la capacità mondiale di vergella da colata continua si avvicinasse ai 3,0 milioni di t/anno. Attualmente si ha motivo di ritenere che in tutto il mondo, entro il 1980, la vergella sarà pressoché esclusivamente prodotta con questo procedimento. Poiché gl'impianti di colata continua vengono alimentati con "catodi" di r., la domanda per questi ultimi è aumentata in fortissima misura a scapito della richiesta di wirebars delle quali è ragionevole ipotizzare la graduale sparizione. Ciò condurrà verosimilmente in molte aree geografiche a un'alterazione dei criteri che oggi ancora governano la base di prezzo del metallo, così come del resto è già avvenuto in vari paesi (per es., Stati Uniti).