L'altoforno

…Dai suoi altiforni la città non usciva splendente e radiosa come un pezzo d'oro purificato dal fuoco….

L'altoforno, è un tipo di impianto utilizzato nell'industria metallurgica per produrre ghisa partendo da minerale ferroso, attraverso un processo in cui concorre la combustione di carbone coke, la fusione di minerali e riduzione degli ossidi metallici (ad esempio Fe2O3) presenti in natura come minerale ferroso o introdotti come rottame ferroso, attraverso un'atmosfera riducente.
Questo strumento deve il suo nome alle dimensioni, infatti può raggiungere un'altezza di 80 metri (con un diametro che può superare gli 8 metri) e può produrre fino a 4500 tonnellate al giorno.
E’ un forno a tino, la cui forma è costituita da due tratti troncoconici, di cui il "tino" costituisce il cono superiore, il cono inferiore è detto "sacca", uniti da una sezione cilindrica centrale (detta "ventre"). La carica avviene dall'alto, ed è formata da strati di coke e minerale ferroso che vengono gettati  alternativamente . Il funzionamento è continuo: gli strati della carica scendono lentamente mentre il forno viene alimentato introducendo nuovi strati a intervalli regolari. È un forno a vento:  per raggiungere alti valori di temperatura è necessario insufflare aria, alla quale può essere addizionato ossigeno, che deve essere preriscaldata. L'iniezione di aria, detta "vento caldo", anch'essa continua, avviene attraverso una corona di tubi.
La struttura esterna è costituita da una corazza di acciaio speciale, rivestita internamente da mattoni refrattari su un sostrato di cemento refrattario.

Nonostante la storia degli altiforni sia molto  antica solo nel 1709 si ebbe una radicale trasformazione, grazie ad Abraham Darby II, quando, per il progressivo esaurirsi delle disponibilità di legname, si fu costretti ad impiegare negli altiforni il carbon fossile e il coke in sostituzione del carbone di legna.
Egli infattifu il primo che riuscì ad ottenere ghisa usando solo coke.
Non si sapeva però trasformare la ghisa, prodotta in grandi quantitativi, in acciaio con lo stesso ritmo di produzione, dato che la capacità produttiva dei forni di affinazione era molto limitata.
Ci vollero ancora alcuni decenni per imparare a sostituire il carbon fossile a quello di legna anche nella produzione dell’acciaio.
Le difficoltà risiedevano in particolar modo nella necessità che l'acciaio non doveva venire a contatto col carbone o con il coke per non assorbire lo zolfo e divenire con ciò fragile a caldo.
Questo inconveniente venne eliminato da Henry Cort nel suo forno a “puddellatura” inventato nel 1784, nel quale l'acciaio entrava in contatto solo con i prodotti della combustione molto ricchi di ossigeno.

Lo sviluppo della siderurgia trovò, tra la fine del XVIII e l'inizio del XIX secolo, un nuovo potente aiuto nella macchina a vapore.
Questa venne impiegata non solo per migliorare il tiraggio, ma permise di costruire le macchine trasformatrici, come laminatoi e magli, in dimensioni molto maggiori e quindi con rendimento migliore.
Dall'epoca del primo altoforno a questo vennero apportati diversi perfezionamenti sia destinati all'aumento della capacità produttiva che alla semplificazione dell'esercizio.
Nel 1885 riuscì all'inglese Henry Bessemer di produrre acciaio con un processo più semplice. Il suo procedimento consisteva nel soffiare attraverso la ghisa fusa forti correnti di aria conseguendo la combustione delle sostanze che accompagnavano l'acciaio, quali il carbonio, il silicio, il manganese, ecc. Il processo Bessemer era però limitato a poche ferriere perché con esso si potevano trattare solo ghise prive di fosforo, a causa del rivestimento interno del convertitore, un recipiente a forma di pera in cui avveniva l'operazione. Bessemer, infatti, impiegava un rivestimento ricco di  acido silicico che non era in grado di formare scorie che si legassero al fosforo.
Questo inconveniente venne affrontato da Sidney Gilchrist Thomas che nel 1879 rivestì il convertitore con calce impastata con silicati solubili.


La maggior parte dell'acciaio prodotto oggi oltre che col processo Bessemer, viene prodotto con il processo Martin-Siemens, che prende il nome dai suoi inventori Pierre e Emile Martin e Carl Wilhelm Siemens. Originariamente, nel 1864, il processo consisteva nel fondere la ghisa insieme a rottami di ferro (processo ghisa-rottame); più tardi si passò a fondere la ghisa con minerali di ferro, frequentemente con aggiunte di rottami di acciaio (processo ghisa-minerale). La fusione doveva avvenire in un forno di concezione speciale dotato di un focolare con recupero del calore, ideato da Friedrich Siemens.

Il grisou

…Sono caduto nel pozzo dove il grisou è stato più crudele di una guerra….

Il grisù o grisou è un gas combustibile inodore e incolore, costituito prevalentemente da una miscela di metano (dal 77 al 99%) o di altri idrocarburi omologhi e quantità variabili di anidride carbonica, ossigeno e azoto.

È un gas caratteristico delle miniere di carbone e di zolfo, dove, poiché è più leggero dell'aria, si può anche trovare raccolto in sacche isolate nelle parti alte delle gallerie: è detto perciò gas di miniera (Firedamp, nel mondo anglosassone).

Combinato in varie proporzioni con l'aria (dal 5 al 14% circa) dà luogo a una miscela infiammabile ed esplosiva di elevata potenza. Per questo motivo nelle miniere, per evitare la formazione della miscela esplosiva, si ricorre a impianti di ventilazione, badando contemporaneamente a rimuovere le possibili cause dell'innesco (fiamme libere, scintille, ecc.) e a tenere continuamente sotto controllo la quantità di metano presente nell'aria. È all'origine di numerosi disastri minerari, soprattutto prima dell'invenzione della lampada di Davy.

E’ una speciale lampada messa inventata nel 1815 da sir Humphry Davy, che abbassò enormemente il livello di rischio di esplosione nelle miniere di carbone.

E’ una normale lampada con fiamma, a olio combustibile (che ha subito varie evoluzioni tecniche, negli anni seguenti alla sua prima comparsa), che in più è completamente chiusa da una reticella metallica fine, generalmente di rame

Il comportamento della lampada, in presenza di atmosfera esplosiva, è il seguente: invece di propagare la combustione, la fiamma si spegne all'interno della rete. La spiegazione sta nel fatto che la rete metallica rallenta molto il flusso di gas, e la turbolenza, nella zona interna; una leggera corrente di aria, contenente ossigeno, attraverso le maglie è sufficiente ad alimentare la fiamma, ma l'ingresso di altri gas, come metano, satura il volume e abbassa la percentuale di comburente. 

Il carbone

….Nel cortile dove si ammassavano i detriti, all'esterno della fabbrica, un velo di pioggerellina e di umidità avvolse i vapori che uscivano dagli scarichi, i rottami di barili e di ferro vecchio, i cumuli luccicanti di carbone, e, dappertutto, la cenere….

…«Avrete delle stanze tutte per voi, carbone e candele e tutto il resto….

….Emergendo da bassi usci seminterrati, i fuochisti si dirigevano verso i cortili delle fabbriche, sedevano su gradini, assi, steccati, detergendosi il volto bruno e guardando fissamente il carbone…

….lungo sentieri ricoperti di scorie di carbone….

….Che strana sensazione avere sui piedi la polvere della strada invece della polvere del carbone!...

….sconvolta dalle trivellazioni per l'estrazione del carbone….

….il lungo viadotto che si inarcava sull'aspro e caotico paesaggio delle miniere di carbone abbandonate e ancora attive….

…accanto ai pozzi di carbone antichi e nuovi….

….si trovò a percorrere le arcate sovrastanti i pozzi di carbone abbandonati e di pozzi ancora attivi...

….Il paesaggio era sì macchiato qua e là da mucchi di carbone…

Il carbone (o carbon fossile) è un combustibile fossile o roccia sedimentaria estratto da miniere sotterranee o a cielo aperto o prodotto artificialmente. La formazione del carbone risale a circa 300 milioni di anni fa, quando un clima caldo ed umido ed un'elevata concentrazione di CO2 favorirono la crescita di alberi giganti: la loro morte (favorita da inondazioni) e la successiva degradazione, assistita da funghi e batteri, hanno portato a quelli che conosciamo come carboni fossili.

Il carbone è composto per più del 50% del suo peso, e più del 70% del suo volume da materiali carboniosi. Il carbone è il risultato della trasformazione di resti vegetali che sono stati compressi, alterati chimicamente e trasformati, da calore e pressione, nel corso dei tempi geologici.

L'era geologica durante la quale si formò la maggior parte dei depositi di carbone, attualmente conosciuti nel mondo, è il Carbonifero (fra i 280 e i 345 milioni di anni fa), l'era che vide l'esplosione della vita vegetale sulla terraferma e che ha preso il nome proprio per l'abbondanza di questi giacimenti originatisi rinvenibili entro formazioni geologiche appartenenti a questo periodo.

Intorno al 1750, con la Rivoluzione Industriale, il carbone acquistò la sua vera importanza diventando la principale fonte energetica dell'uomo.
La crescita della sua produzione va di pari passo con lo sviluppo dell’industrializzazione, che origina in Inghilterra e poi si propaga in Europa e nel resto del mondo.  

Fu proprio grazie al carbone che venne messa a punto l'invenzione della macchina a vapore da parte di James Watt: con il carbone, infatti, si alimentava il fuoco che trasformava l’acqua in vapore. 

La forza motrice del vapore era utilizzata in moltissimi campi: nell’industria siderurgica, in agricoltura, nell’industria tessile e per i trasporti.

All’inizio del 19esimo secolo il carbone veniva anche utilizzato per l’illuminazione pubblica mediante il cosiddetto “gas di città” ricavato dal carbone attraverso un processo di gassificazione. Tale applicazione era frequente soprattutto nelle grandi aree urbane come Londra, Parigi e New York. 

Nel 1882, grazie a Thomas Edison, fu messo a punto un impianto di produzione elettrica alimentato a carbone che entrò in funzione a New York e che forniva elettricità per illuminare le abitazioni.

Nel corso del 1900 l’utilizzo del carbone si è concentrato sempre più nell’ambito industriale, soprattutto in quella elettrica, siderurgica e del cemento,  mentre è diminuito l’utilizzo per il riscaldamento domestico ed è scomparso praticamente del quello impiegato nei trasporti.

La fabbrica

…Era uscito di recente dalla stessa fabbrica che, usando identici metodi e ispirandosi agli stessi principi aveva plasmato, oltre a lui, altri centoquaranta maestri, come se si fosse trattato di gambe di pianoforte….

…Centinaia e centinaia di "mani" al lavoro in questa fabbrica….

…La luce del giorno si fece più intensa; il suo chiarore si vedeva fuori della fabbrica e perfino dentro, contro l'illuminazione splendente degli impianti…..

….Nel cortile dove si ammassavano i detriti, all'esterno della fabbrica, un velo di pioggerellina e di umidità avvolse i vapori…

…Stephen, uscendo dalla fabbrica, si incamminò nel vento umido, lungo le fredde strade bagnate…

….Sono un tessitore, vado in fabbrica da quando ero bambino…

….«Ma a voi, che lavorate con un signore come lui, i guai di famiglia non vi verranno dietro fino in fabbrica, vero?»….

….No, no, non gli venivano dietro, l'assicurò Stephen. Niente da dire sulla fabbrica…

….Erano ormai arrivati nella nera stradina nei pressi della fabbrica, e i lavoratori vi si affollavano da tutte le parti….

….Infine, quando Stephen si fermò per stringerle la mano prima di entrare, lei gli chiese da quanto tempo lavorasse in quella fabbrica…

…«Sento il dovere», disse la donna, «di baciar la mano, che ha lavorato in questa fabbrica per dodici anni!»…

….la donna contemplava estasiata la fabbrica…

…Ma la sua fabbrica è un luogo segreto, il suo lavoro silenzioso, le sue mani mute...

…Rovinati, quando fu loro imposto di mandare a scuola i bambini che lavoravano in fabbrica…

…«Di tutti voi qui, sono l'unico operaio della fabbrica Bounderby, che non ci sta con le proposte fatte….

…Stephen lavorò il giorno seguente, e quello dopo ancora, senza il conforto di una parola, scansato da tutti nell'andare e nel tornare dalla fabbrica…

…Ma stasera, quando sono uscita dalla fabbrica, mi sono precipitata a sentire quel che avevano da dire su Stephen…

…Un'operaia di nome Rachael, che, dopo lunga malattia, ricompariva in fabbrica al suono della sirena, che andava avanti e indietro …

Una "famosa" fabbrica inglese

Una fabbrica è un insieme di edifici destinati alla produzione industriale. Lo sviluppo tecnologico ha portato alla nascita di strutture sempre più automatizzate la cui massima espressione è la fabbrica automatica. Vi si trasformano generalmente le materie prime o semi-lavorate in prodotti finiti.

L'arsenale di Venezia fornisce il primo esempio di una fabbrica nel senso moderno del termine. Fondato nel 1104 a Venezia, varie centinaia di anni prima della rivoluzione industriale, forniva una produzione in serie di navi su catene di montaggio ed aveva a disposizione tecnici piuttosto esperti chiamati Proti. A parte questo caso molti storici pensano che la prima fabbrica moderna sia la Soho Manufactory di Matthew Boulton, fondata nel 1761 a  Birmingham con l'aiuto di Watt.