3- Els metalls

Els metalls s'obtenen, generalment, a partir de la transformació d'alguns minerals. Aquests minerals són a les roques, que s'extreuen directament de la natura. Alguns metalls, en canvi, poden trobar-se en estat pur a la natura: l'or, la plata, el platí, el coure… Són els anomenats metalls natius.

Des del moment en què l'ésser humà va descobrir els metalls ja va començar a treballar-los. Les tècniques per extreure'ls i treballar-los s'han anat desenvolupant, des del neolític fins als nostres dies, com a conseqüència de la seva abundància i de la necessitat de trobar nous materials amb què construir objectes. Els metalls es concentren en llocs concrets, que es coneixen amb el nom de jaciments. Als jaciments, les roques es troben en forma de filons, estrats o bosses.

 L'explotació d'aquests jaciments es porta a terme mitjançant les mines, que poden ser subterrànies o a cel obert. Abans de començar l'explotació d'un jaciment, es fa un estudi sobre les seves dimensions, la quantitat de metall que conté i la seva qualitat, per determinar-ne la rendibilitat i la forma d'extracció.

Mines Subterrànies

Aquest sistema d'extracció, s'utilitza quan el mineral es troba a grans profunditats. S'excaven pous fins a arribar a la veta i després galeries horitzontals per extreure-ho. Per evitar que la mina s'esfondri, es col·loquen uns pilars a les galeries que aguanten el sostre. 

En aquests tipus de mines, és necessari tenir ventilats els pous i les galeries, per tal d'evitar l'acumulació de gasos nocius per als miners. Aquesta gasos, poden ser rics en grisú, un gas altament inflamable que poden provocar grans explosions a l'interior de la mina, provocant la mort dels miners o l'esfondrament del sostre, amb el perill de caure a sobre dels miners o deixar-los tancats a l'interior de la mina. També és important tenir una bona ventilació, per evitar l'empobriment de l'aire de  l'interior en oxigen, cosa que pot provocar la mort dels miners per asfixia. L'acumulació d'altres gasos, poden desplaçar l'oxigen cap a la part alta de la galeria, fent que els miners no puguin respirar-lo i morin per falta d'oxigen. Per ventilar aquest tipus de explotació s'utilitza un mètode que consisteix en comunicar entre si aquests pous i fent circular un corrent d'aire provocat per potents ventiladors col·locats a les entrades dels pous, o fent pous per a tal efecte.. 

Per transportar el material es fa per mitja d'unes vagonetes a les instal·lacions i si l'explotació minera està més modernitzada es fa per mitjà d'unes cintes transportadores i elevadors.

Els minerals, sempre surten amb materials que dificulten la seva utilització i disminueixen la seva qualitat. Per netejar-lo s'utilitzen mitjans físics , com la trituració i el rentat.

És la mina en que el mineral es troba a prop de la superfície i s'extreu mitjançant pous descoberts. Es necessita una elevada inversió en maquinaria. Casi totes les mines es troben a pocs metres de la superfície. 

Abans d'explotar la mina, es fa un reconeixement preliminar del terreny per veure si el jaciment té l'espessor adequat i si les capes justifiquen el tipus de mina. També es fa un reconeixement per veure si hi ha carreteres, pous petrolífers, gas natural...

L'equip mecànic pot ser accionat per motors diesel o elèctrics. S'utilitza una aplanadora en combinació amb pales més grans per moure la part final del recobriment. Els pous que queden després de l'extracció a cel obert, solen ser bastants plans, per el qual s'utilitzen amb finalitats agrícoles.

Procés d'extracció

El procés d'extracció, obtenció i manipulació dels metalls s'anomena metal·lúrgia. En els jaciments trobem roques, que estan formades per minerals de diversos tipus. El mineral que conté el metall que es vol extreure és la mena, i la resta de minerals es diu ganga. En el procés d'extracció, podem distingir els següents passos:

1- Les roques passen primer per un procés de garbellament, que permet eliminar part de la ganga i trossos inservibles a causa de la seva mida.

Aquest procediment és idoni per separar mescles sòlides en què un dels components de la mescla té les partícules d'una mida molt diferent de les de l'altre component. Per exemple, per separar sorra mesclada amb grava.

2- El producte que queda, passa per un procés de trituració: Ho converteix tot en fragments molt petits. 

3- Posteriorment, la barreja mineral triturada que queda, s'aboca a la cel·la de flotació, que és un dipòsit d'aigua. Allà, se separa la ganga, que queda en una capa superior, del mineral metàl·lic, que baixa fins al fons. 

4- El mineral metàl·lic s'emmagatzema a l'espera de ser transportat a la planta transformadora o forn.

5- Després es transporta a la planta transformadora. Allà es porta al forn, on es separa el metall de la resta de components. D'aquesta manera, s'aconsegueix un metall pur. 

Formes de treballar el metalls.

Les propietats dels metalls canvien quan se'ls sotmet a elevades temperatures. Les tècniques de modelatge dels metalls més corrents són la forja i la fosa. 

FORJA 

Antigament, el metall es forjava a mà a la ferreria. El ferrer escalfava la barra de ferro a la farga fins a posar-la roent. Aleshores, subjectant-la amb unes tenalles, la recolzava sobre un bloc de ferro anomenat enclusa i la colpejava amb un martell fins a donar-li la forma desitjada. La farga s'alimentava amb carbó vegetal i la flama del carbó avivava amb una manxa.

ESTAMPACIÓ 

Actualment la forja es fa mitjançant una estampació. La barra metàl·lica roent es col·loca a l'interior d'un motlle amb la forma desitjada (estampa) i pressionant amb una altra peça (contraestampa), es dóna a la barra metàl·lica la forma desitjada. 

FOSA

La fosa és el modelatge d'un metall en estat líquid quan s'aboca en un motlle. El procés és el següent: 1. El motlle, generalment ceràmic perquè pot resistir altes temperatures, es divideix en dues peces que estan unides en el moment d'abocar-hi el metall fos. 2. Un cop que s'ha solidificat l'objecte, se separen les dues parts del motlle.

Exercicis: 

13.- Descriu, amb un diagrama de blocs, el procés de modelatge forjat. 

14.- Descriu, amb un diagrama de blocs, el procés de modelatge de la fosa. 

15.- Dels objectes següents, quins s'han fabricat per fosa i quins han estat forjats? Diguis el per què. 

a.- campana 

b.- ferradura. 

c.- clau anglesa. 

d.- cargol de banc. 

16.- Com s'anomenen les parts del motlle del procés de modelatge de la fosa? 

17.- Quina diferència hi ha entre el procés de modelatge de la fosa i el procés de la forja moderna? 18.- Què és la farga?