Altoforno o forno elettrico ad arco (EAF)
L’acciaio è una lega composta principalmente da ferro e carbonio, con l’aggiunta in piccole percentuali di altri elementi a seconda del tipo di acciaio che si vuole ottenere.
Nel caso dell’altoforno la materia prima è il minerale di ferro che, grazie ad elevate temperature e alla presenza del carbon coke, viene dapprima trasformato in ghisa liquida e poi successivamente affinato per essere trasformato in acciaio.
Nel caso del forno ad arco elettrico il rottame ferroso viene fuso fino all’ottenimento di acciaio liquido che verrà poi sottoposto anch’esso a processi di affinazione.
Altoforno: dalla ghisa all’acciaio
Nell’altoforno, una volta prodotta la ghisa a partire dai minerali di ferro e carbon coke, si procede all’eliminazione dell’eccesso di carbonio e delle eventuali impurità per ottenere l’acciaio. Nel corso degli anni sono stati sperimentati e sviluppati diversi processi, questi i principali:
- Processo Bessemer
Inventato da Henry Bessemer nel 1856, impiega un caratteristico forno a forma di “pera”. L’operazione inizia con l’immissione di aria nella parte inferiore del forno, creando un ambiente ad alte temperature che favorisce la reazione tra l’ossigeno e il carbonio presente nella ghisa. Questa reazione genera delle intense fiammate, che consumano il carbonio in eccesso nella ghisa, lasciando l’acciaio nel forno.
- Processo Martin-Siemens
Ideato da Carl Wilhelm Siemens intorno al 1850, venne perfezionato pochi anni dopo dall’ingegnere francese Pierre-Emile Martin. Questo sistema opera con l’introduzione separata del gas combustibile e dell’aria in due camere distinte. Qui, i due fluidi si riscaldano prima di incontrarsi nella camera di reazione, detta laboratorio. In questo punto avviene la combustione, che genera una temperatura di circa 1.800°C, che permette di purificare la ghisa e liberarla dal carbonio.
- Processo LD
Il processo LD venne ideato nel 1948 dall’ingegnere svizzero Robert Durrer e prende il suo nome dalle città austriache di Linz e Donawitz, dove è stato sperimentato e perfezionato. È un metodo primario di produzione dell’acciaio in cui una colata ad alto tenore di carbonio viene trasformata in acciaio mediante l’insufflazione di ossigeno, che riduce il contenuto di carbonio. È anche conosciuto come processo BOF (Basic Oxygen Furnace).
Oggi circa il 70% della produzione mondiale di acciaio avviene tramite altoforno. In Europa invece la produzione è divisa quasi equamente tra altoforno e EAF, con una leggera predominanza dell’altoforno (56%)[1].
Forno EAF: sostenibilità ed efficienza energetica
Il processo produttivo dell’acciaio richiede sempre la fusione del ferro, sia con l’altoforno che con il forno EAF, ma il forno elettrico ad arco presenta numerosi vantaggi in termini di sostenibilità ed efficienza energetica.
La materia prima impiegata nel forno EAF sono materiali ferrosi riciclati, inserendo quindi la produzione di acciaio in un processo di economia circolare e riuso dei materiali, rendendo la produzione meno impattante sull’ambiente. Inoltre, a differenza dell’altoforno, richiede temperature inferiori e può essere facilmente interrotto una volta avviato. Gli impianti delle acciaierie elettriche sono infatti più flessibili e adattabili alle esigenze produttive. Anche l’energia richiesta è notevolmente inferiore rispetto all’altoforno, con conseguente riduzione delle emissioni.[2]
