AREA I - ARTE TECNICO SCIENTIFICA (ATS)
Capitolo ATS.G07: "Proprietà e Metallurgia dello Stagno" - Pagina 02

Gli argomenti di questa pagina sono stati inseriti da Ing. Michele Cuzzoni nel 2012, aggiornati il 21/04/2016, e sono desunti dalla Bibliografia riportata a fondo pagina.

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Metallurgia moderna e antica dello Stagno

 

 

 

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Generalità

 

 

Peso specifico: 7,3; punto di fusione: 228°.

Metallo bianco argenteo non volatile, malleabile e poco tenace.

Caratteristico è il suo scricchiolio che aumenta col grado di purezza: fenomeno questo dovuto alla sua struttura cristallina. La superficie metallica si conserva inalterata alla temperatura ordinaria: l’azione contemporanea dell’aria e dell’acqua, non ha su di essa che una debolissima azione.

 

Lo stagno è raro in natura e lo si rinviene solo sotto forma di cassiterite (SnO2) o biossido di stagno, o di sannite. Fu comunque la cassiterite il minerale che in antico venne conosciuto come stagno. Come l’oro anche lo stagno si presenta in forma primaria e secondaria:

 

- primaria: all’interno di graniti, raramente la cassiterite si presenta pura ed è quindi necessario separarla mediante triturazione e lavaggi successivi; tuttavia permangono sempre tracce di ferro, piombo, tungsteno, rame, bismuto;

 

- secondaria: in terreni alluvionali sotto forma di ammassi granulari più o meno compatti, dall’apparenza di ciottoli o con struttura fibrosa; di solito molto pura in quanto gli altri componenti si sono depositati durante il trasporto; probabilmente sono stati i depositi più sfruttati in antico cercando la cassiterite che ottenevano per lavaggio (come l’oro) sfruttandone l’alto peso specifico.

 

La cassiterite presenta varie tonalità: dal bruno nerastro o giallastro al grigio, al rossastro sino al bianco a secondo delle sostanze con la quale è associata (tipo ossido ferrino e manganico).

 

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Giacimenti attuali

 

Si estrae in Spagna, Inghilterra, Boemia, Cina, Perù, Bolivia, Australia.

 

Circa 35 paesi nel mondo hanno miniere di stagno in attività, e praticamente in ogni continente c'è un importante produttore di stagno. Lo stagno metallico si produce riducendo il minerale con carbone in una fornace a riverbero.

L'elemento stagno è relativamente scarso nella crosta terrestre, con una abbondanza relativa di circa 2 ppm, a paragone con le 94 ppm per lo zinco, le 63 ppm per il rame e le 12 ppm per il piombo. La maggior parte dei giacimenti di stagno del mondo sono di natura alluvionale, e metà di essi è nel sudest asiatico.

L'unico minerale importante dal punto di vista estrattivo è la cassiterite (SnO2), ma piccole quantità di stagno si possono ottenere anche da solfuri complessi come stannite, cilindrite, frankeite, canfieldite e teallite.

 

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Stagno: metodo di produzione

La maggior parte dello stagno viene estratta da depositi alluvionali di cassiterite mediante processi di levigazione e infine di flottazione per eliminare i solfuri di altri metalli. Si possono così ottenere concentrati a elevato tenore (90-95%) in SnO2, i quali, dopo arrostimento in aria, possono essere utilizzati per la riduzione con carbone.

Una notevole quantità di stagno viene anche recuperata da rottami di leghe (bronzi, residui di saldature) che vengono di norma rifusi o riciclati a qualche stadio del processo di produzione del metallo, e soprattutto dai rottami ferrosi stagnati (latta). I rottami possono venire trattati con cloro a temperatura ambiente recuperando lo stagno volatile come SnCl4 oppure trattati con soluzioni alcaline ottenendo una soluzione contenente stagno che viene sottoposta a elettrolisi.

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Stagno: utilizzo

Lo stagno ha impieghi diversificati anche se non vastissimi.

Non viene quasi mai utilizzato puro (perché troppo tenero) ma quasi sempre in lega con altri metalli.

Un'importante applicazione dello stagno, che assorbe circa il 35% dei consumi totali, è quella della stagnatura superficiale protettiva di leghe ferrose (latta) e di altri metalli.

La stagnatura, che viene realizzata con il solo stagno o con leghe contenenti anche zinco, cadmio o nichel, può venire eseguita sia per immersione nel metallo fuso sia per via elettrolitica da soluzioni alcaline (è il processo più impiegato).

Alcuni sali organici vengono usati in agricoltura come anticrittogamici e come alghicidi nelle risaie. Numerosi composti organici dello stagno sono impiegati come stabilizzatori per materie plastiche, in particolare per pvc.

Anche in sintesi organica sono state trovate applicazioni per alcuni composti organometallici contenenti stagno, come il dibutil stagno ossido [(C4H9)6Sn2O] o l'idruro di tributilstagno (C4H9)3SnH, un agente riducente le cui reazioni di riduzione decorrono con meccanismo radicalico.

 

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Storia

Lo stagno (dal latino stannum) è stato uno dei primi metalli ad essere scoperto, e fin dall'antichità venne intensivamente usato per il suo effetto come legante del rame, di cui aumenta di molto la durezza e le doti meccaniche formando la lega nota come bronzo, in uso fino dal 3500 a.C.

 L'attività di estrazione mineraria dello stagno iniziò presumibilmente in Cornovaglia e a Dartmoor in età classica: grazie ad esso queste regioni svilupparono un fitto commercio con le aree civilizzate del Mar Mediterraneo. Lo stagno puro non venne usato in metallurgia fino al 600 a.C.

Nel 1900 la Malesia produceva la metà di tutto lo stagno a livello mondiale; l'estrazione vi ebbe inizio dopo che nel 1853 l'Inghilterra soppresse l'imposta su questo metallo.

In epoca moderna l'alluminio ha soppiantato alcuni usi dello stagno, ma il termine stagnola è ancora, a volte, impropriamente usato per ogni metallo argenteo in forma di fogli sottili.

 

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Giacimenti nel mondo antico

 

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La lavorazione antica

 

Lo stagno si ottiene dalla cassiterite e pani di stagno rinvenuti in siti antichi attestano la possibilità di estrazione e lavorazione di questo metallo.

 

Lingotti di stagno di epoca protostorica si sono rinvenuti nel porto di Haifa, nei relitti di Hof ha-Carmel (Haifa), di Capo Celidonia e Uu Burun in Turchia e di Domu de S’orku (Oristano) in Sardegna. Tale metallo veniva già prodotto e commercializzato dalla metà del II millennio a.C.

 

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Bibliografia


Bib-TS-010 - M. Cavallini, F. Iacoviello - Materiali Metallici - Francesco Ciolfi Editore, via E. De Nicola, Cassino
Bib-TS-011 - W. Nicodemi - Metallurgia - Masson, Milano
Bib-TS-012 - A. Cigada - Struttura e proprietà dei materiali metallici - Città Studi, Milano
Bib-TS-092 - L. Mugnani - Manuale pratico di fonderia - Milano, 1928

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