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Forno Gill

Forno Gill Trabia TallaritaIl Forno Gill è un sistema di separazione dello zolfo dal minerale greggio a forno di fusione di concezione più evoluta del Calcarone di cui costituisce il perfezionamento; è costituito da una serie di unità, pressoché uguali, poste in batteria.

Venne introdotto a partire dal 1880 in Sicilia nelle miniere Gibellini e Racalmuto, di Cabernardi, in Provincia di Ancona, di Trabia in Provincia di Caltanissetta.

Furono inventati dall'Ing. R. Gill nel 1880. Il principio di funzionamento era simile a quello del calcherone, ma la combustione avveniva in un ambiente chiuso, una camera troncoconica in muratura con volta emisferica della capacità di 20-40 metri cubi con pavimento inclinato verso la bocca, la cosiddetta morte. Al centro 'della volta c'era un'apertura per la carica del minerale ed una alla base per lo scarico dei rosticci e dello zolfo. Vi erano poi dei condotti nella muratura delle celle chiamati passafuoco, che permettevano la circolazione da una cella all'altra dei fumi prodotti dalla combustione dello zolfo in modo che uscissero dall'alto di una cella ed entrassero dal basso della successiva.

Il primo tipo di forno era composto da due celle adiacenti e comunicanti tra loro attraverso un condotto orizzontale all'interno del quale era collocata una valvola a saracinesca utile, quando fosse necessario, ad isolare una cella dall'altra. Ogni cella era poi in comunicazione con la sua canna fumaria, attraverso un condotto praticato alla loro base. Schema forno gill

Nel regime regolare di funzionamento una cella è piena di rosticci caldi della precedente fusione, e l'altra è carica di minerale in trattamento; l'aria esterna entra da un foro di circa 10 a 20 cm di diametro aperto nel posto della morte della cella piena dì rosticci, sale attraverso i rosticci, si riscalda, e per il camino di comunicazione superiore entra dall'alto nella cella carica di minerale; attraversa la carica di minerale dall'alto in basso, quindi entra nella canna fumaria ed esce all'esterno. La circolazione dei gas è affatto naturale ed è provocata dal richiamo della canna fumaria. Il forno venne chiamato ricuperatore perché in parte utilizza il calore dei rosticci caldi (ginesi); la cella carica di rosticci venne chiamata cella motrice perché nel primo periodo fornisce il calore alla cella carica di minerale e provoca l'azione della canna fumaria.
In un primo tempo il forno funziona col calore della cella motrice, ma in seguito, poiché l'aria che entra nella cella del minerale si trova a una temperatura superiore a 214°, temperatura di ignizione del solfo, questo si accende, e si forma così una zona incendiata alla parte superiore della carica, zona che va gradatamente discendendo fino a raggiungere il foro di colata. Il solfo liquefatto che discende attraverso la massa giunge al suolo della cella e scorre fino al foro di colata; quando il fuoco ha raggiunto la morte l'operazione è finita.
Finita la fusione, si scarica la cella che ha funzionato da motrice, si ricarica il minerale fresco e s'inverte il funzionamento del forno facendo entrare l'aria dalla base della cella che ha finito di dare la fusione.

Schema forno gillLa durata di funzionamento per ciascuna cella sta ordinariamente entro i seguenti limiti:

  • per lo scarico dei rosticci e carico di nuovo minerale ore 10 a 15
  • per riscaldamento del minerale ore 20 a 40
  • per fusione (periodo di liquefazione) ore 20 a 40
  • per sosta in attesa che l'altra cella si riempia ore 10 a 15
  • per raffreddamento (funzionamento di cella motrice) ore 40 a 80
  • totale. ore 100 a 190

Ossia complessivamente si richiedono da 4 ad 8 giorni per ogni ciclo, cioè per la fusione di due celle.
Ci si accorse subito che le operazioni per lo scarico dei rosticci richiedevano parecchio tempo e limitavano in un certo senso il funzionamento del sistema di fusione, non utilizzando in quell'arco di tempo il calore fornito dall'altra cella. Si pensò allora di aggiungere al sistema una terza cella (1885).

La grande innovazione si ebbe però nel 1886, quando si aggiunse una quarta cella; ciò permise di utilizzare contemporaneamente tre celle, senza interruzioni per lo scarico dei rosticci e recuperando sui tempi di raffreddamento.
Nel caso di forno a quattro celle (quadriglia), la prima era piena di rosticci caldi (ginisi) residuati della precedente fusione, che fornivano calore alla seconda cella (in fusione) . La terza si trovava in fase di preriscaldamento e la quarta era sottoposta all'operazione di scarico dei rosticci ormai raffreddati. "L'aria esterna entra per un foro aperto in basso in corrispondenza della morte della cella motrice, attraversa dal basso in alto la massa dei rosticci caldi, e penetra dall'alto nella cella successiva in fusione, scende attraverso la massa del minerale in fusione, imbocca la relativa canna e si versa dall'alto nella cella contenente minerale in riscaldamento; attraversa dall'alto in basso questo minerale, ed introducendosi nella canna rispettiva, se ne va al camino ed esce dal forno". Quando la prima cella veniva svuotata la seconda cella diventava motrice e così via, seguendo questo ciclo a rotazione continua. Il rendimento era superiore in una proporzione che va dal 15 al 25% rispetto a quello del calcherone, consentendo così una maggiore produzione di zolfo.
Il processo di evoluzione tecnologica, una volta innescato, non si ferma più; nel 1905, alla miniera Mandra Dulcetta di Favara, venne sperimentato un forno a cinque celle (pentiglia), con quattro celle funzionanti in serie e la quinta soggetta al carico e allo scarico dei rosticci:

"Ogni cella comunica in alto con un collettore, che dicesi collettore del fuoco perché riceve i gas caldissimi della cella Forni Gill miniera Saponaromotrice e li distribuisce in due celle successive: comunica in basso con una canna (condotto verticale o molto inclinato) che immette o in alto della cella successiva o in un secondo collettore, detto collettore del fumo, che porta al camino di richiamo. Questo è abbastanza ampio e alto per produrre il richiamo occorrente; nel collettore del fumo si immette, se si vuole, dell'aria esterna per diluire i gas solforosi.
L'aria esterna entra dalla morte della cella motrice, attraversa i rosticci caldi e si versa nel collettore di fuoco; da qui, per mezzo di valvole regolabili, entra in parte nella cella in fusione, ed in parte nella cella in riscaldamento; i gas della cella in fusione, scendendo attraverso la massa del minerale imboccano la relativa canna e salgono per versarsi anch'essi nella cella in riscaldamento; questi gas, insieme a quelli che pervengono direttamente dal collettore del fuoco, attraversano dall'alto in basso la massa del materiale in riscaldamento, entrano nella canna rispettiva ed attesa l'azione energica del camino si versano in un'altra cella carica di minerale, per scendere in basso, imboccare la relativa canna e ridursi nel collettore del fumo che li conduce al camino".

Forni Gill a sei celle. SestigliaI vantaggi apportati da questo tipo di forno sono riscontrabili tanto nella velocità di fusione quanto risparmio energetico; ogni cella comincia a dare zolfo liquido prima che sia terminata la fusione nella cella precedente e si riesce ad utilizzare la maggior parte dei vapori di zolfo per la presenza della quarta cella in serie, ottenendo un aumento di rendimento del 15% rispetto a quello dei forni a quattro celle.
Il Gatto ci parla anche di un forno a sei celle in progetto alla miniera Grottacalda, nei pressi di Piazza Armerina (EN), al quale sarà apportata una modifica tecnica suggerita dallo stesso per migliorare il processo mineralurgico:

"Nel forno a sei celle (sestiglia) di cui si parla, oltre al grande collettore del fumo ed al sovrastante collettore del fuoco, esistenti nella pentiglia, sarà collocato sopra ad essi un terzo collettore, la cui funzione sarà quella di portare i gas che escono dalla cella in fusione non nella prima cella in riscaldamento, ma nella seconda, nella quale convergono i gas provenienti dalla canna della prima cella in riscaldamento. Questa innovazione eviterà ogni incertezza nella direzione delle correnti gassose, che potranno così regolarsi secondo il bisogno delle singole celle senza timore di inversione alcuna; ne seguirà sicuramente un acceleramento nella condotta del forno ed un migliore rendimento del minerale, agevolati dalla possibilità di inserire una quinta cella in serie in grazia del proposto ampliamento nella sezione dei condotti e del camino di richiamo".Forni Gill a sei celle. Sestiglia

I forni Gill, nella pratica dell'industria dello zolfo, hanno avuto una larga diffusione e sono stati preferiti a molti apparecchi similari inventati nello stesso periodo, ma, come detto in precedenza, non si é tralasciato di studiare il modo di perfezionarli. Un notevole perfezionamento si ottenne utilizzando come sorgente di calore il vapore e trasformandoli in forni chiusi, nei quali, per mezzo di appositi caloriferi interni, si otteneva ugualmente la fusione. Nell'interno del forno si è adottato un sistema tubolare in lamiera di ferro, in cui si faceva circolare il vapore d'acqua surriscaldato sviluppato dai generatori. Questi conduttori si riscaldavano potentemente e fondevano il minerale con cui venivano a contatto, il quale diffondeva a sua volta il calore al minerale che gli stava vicino e cosi via, ottenendo così la fusione della massa senza l'azione diretta del fuoco. L'aria necessaria affinché venisse alimentata la fusione ed equilibrata la tensione dei vapori che si sviluppavano all'interno del forno, veniva somministrata dall'esterno per mezzo di ventolini azionati a mano o da congegni automatici.
Ci furono altre modificazioni dei forni Gill, tra cui i forni chiusi a vapore detti "Fiocchi", per la cui descrizione ci avvaliamo delle parole di Giovanni Cagni, coltivatore e direttore di miniere siciliane:

"Questi forni si compongono di una camera in ferro a doppia parete, sul cui fondo è infisso un binario, che si collega ad un altro simile esterno.
La parete anteriore si apre a cerniera, e da essa, scorrendo nella rotaia, si introducono nella camera due o più vagoncini in ferro col fondo a griglia, ripieni di minerale grezzo. Quindi si chiude la parete, e si spranga con un solido manubrio. Allora si fa passare tra le due pareti della camera una corrente di vapore ad alta tensione, il quale, dopo aver circolato tutto intorno alle pareti, esce dalla parte estrema di esse da un buco appositamente praticato.
Il calore intenso, che si sviluppa nella camera in ferro provoca la fusione del minerale contenuto nei vagoncini, che cola dalle griglie, e per mezzo di apposito canale conduttore si raccoglie nel serbatoio, che sta fuori della camera, e di là viene riversato nelle forme di cui parlerò.
Forni GillBastano pochi minuti per compiersi la fusione; allora si apre la parete a cerniera; con un uncino di ferro si tirano fuori i vagoncini contenenti i rosticci, e si introducono gli altri, pieni del minerale da fondere. Così rinnovasi l'operazione senza interruzione, e dal serbatoio si ha sempre una sorgente di minerale liquido, da raccogliere nelle forme".

Secondo il Cagni "sarebbe questo l'ideale dei forni, se riuscisse economico e se fosse possibile l'impianto in qualunque miniera". Per adottare un simile sistema bisognava avere caldaie a vapore, regolatori e apparecchiature che costavano molto: "bisogna abbruciare carbon fossile, che costa il doppio del minerale grezzo di zolfo; bisogna pagare un personale tecnico, che costa il triplo del personale ordinario; cose tutte, che fan si, che colà soltanto si possono adottare tali forni, dove esiste un impianto a vapore, destinato a tutt'altro scopo, e di cui si utilizza l'eccedenza del vapore, mandandola ai Fiocchi. Un impianto a vapore fatto appositamente per la sola fusione del minerale sarebbe una rovinosa follia".

Nonostante il miglior rendimento la diffusione del forno Gill fu inferiore a quella dei sistemi precedenti.


Fonti
Gatto M., Condizioni tecniche dell'industria solfifera siciliana, sta in AA.VV., L'industria mineraria zolfifera siciliana, Torino 1925
Cagni G„ Miniere di zolfo in Italia, Milano 1903.

 

 

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