Il separatore di Sella

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Fra il 1854 e il 1860 a Traversella si costruisce una macchina che separa i minerali con l'elettricità. L'idea è di Quintino Sella, le macchine le costruisce Froment a Parigi e nel 1860 Burci le descrive mentre lavorano, con i disegni in scala. Questa pagina spiega il problema, la macchina, la fisica che la fa funzionare e i suoi conti.

Il problema del rame

La prima ricerca documentata del rame a Traversella è del 1741, quando i conti di Castellamonte dichiarano di aver scoperto una miniera di rame al Riondello; la calcopirite di Traversella ha di solito meno del 3% di rame. Le miniere di Castiglione sono abbandonate alla fine del Settecento e riaperte verso il 1825; lì, secondo Novarese riferito da Colomba, la magnetite sta con calcopirite e pirrotina in una ganga serpentinosa.

Nel 1854 il conte Riccardi di Netro, uno dei proprietari, chiede uno studio per recuperare il rame disperso nella magnetite. Nei cumuli di scarto il rame c'è ancora, ma è mescolato al minerale di ferro e sceglierlo a mano è troppo difficile probabile.

Fonti: Berattino 1988, p. 243; Colomba 1915, pp. 3-4; Jervis 1873, p. 124; Burci 1860, pp. 8-10; Costa e altri 2019, p. 12

Tre macchine, non una

Burci racconta tre macchine. Verso la fine del 1854 Sella prova una piccola macchina: un disco di legno con una sola calamita temporanea, cioè un'elettrocalamita. Il 19 luglio 1855 Sella ottiene in Piemonte un attestato di privativa, l'antenato del brevetto, e commissiona a Froment, a Parigi, una macchina con 48 elettrocalamite, che viene provata per oltre un anno ed esposta all'esposizione industriale piemontese del 1858. La terza è la macchina industriale, costruita anch'essa da Froment, che nel 1860 lavora nell'opificio del conte Riccardi. Berattino conferma la sequenza: incarico nel 1854, brevetto nel 1855, macchina pronta ed esposta a Torino nel 1858.

Costa e colleghi descrivono la macchina come un cilindro con 48 «magneti fissi» e danno alla privativa una durata di quindici anni probabile. Burci, che scrive mentre le macchine lavorano, parla invece già per la prima prova di calamite temporanee: il portale segue Burci. Nella cronologia del 2022 Costa data al 1855-56 l'introduzione della «cernitrice elettromagnetica» di Sella.

Fonti: Burci 1860, pp. 8-11, 13; Berattino 1988, p. 94; Costa e altri 2019, p. 12; Costa, Garabello 2022, diapositive 25-26

Com'è fatta la macchina industriale

La macchina industriale ha una ruota fatta di tre cerchi di ghisa sullo stesso asse, con tre serie sfalsate di elettrocalamite. Sotto la ruota passa una tela senza fine; sopra la tela una tramoggia, regolata da un manubrio e da una paratoia, stende il minerale. Il commutatore, inventato da Sella e fatto a Torino, dà corrente solo alle 11 calamite che in quel momento stanno sopra la tela.

Ogni macchina è alimentata da 6 grossi elementi di pila Bunsen ed è mossa da una ruota idraulica. La ruota a calamite fa 14-15 giri al minuto e la tela avanza da 0,75 a 1,35 metri al minuto.

Fonti: Burci 1860, pp. 13-16, tav. II

La fisica della separazione

Un'elettrocalamita è una bobina di filo avvolta attorno a un nucleo di ferro: quando nel filo passa corrente il nucleo si magnetizza, quando la corrente si interrompe il campo quasi scompare. La magnetite, Fe₃O₄, il minerale più diffuso a Traversella, è fortemente attratta da un campo magnetico; la calcopirite, CuFeS₂, lo è pochissimo. Passando sotto le calamite accese la magnetite si solleva dalla tela e resta attaccata alla ruota, mentre la calcopirite prosegue.

Il commutatore è la parte più ingegnosa. Accendendo soltanto le calamite sopra la tela, fa sì che la magnetite venga presa lì e lasciata cadere poco più avanti, quando la sua calamita si spegne: il ferro finisce da una parte e il rame resta sulla tela e cade dall'altra. Con calamite permanenti la magnetite resterebbe attaccata alla ruota. A Castiglione, nel 1873, Jervis chiama la macchina «elettro-cernitore Sella».

Fonti: Burci 1860, pp. 13-15; Costa e altri 2019, p. 14; Jervis 1873, p. 125

Lavoro, rese e costi

Nell'opificio del conte Riccardi, scrive Burci nel 1860, le macchine lavorano giorno e notte per quasi tutto l'anno e ognuna tratta circa 180 chili di minerale all'ora. Ogni 8 ore cambiano i lavoranti e si rinnova la pila; quanti fossero i lavoranti e chi fossero Burci non lo dice. Il metodo conviene solo con minerale che ha almeno il 2,5% di rame e poca pirite.

Nel 1873 il conte Riccardi è l'unico padrone di Castiglione, con una concessione del 1859, e coltiva quelle miniere solo per il rame. Jervis scrive che con l'elettro-cernitore il risultato è ancora in perdita per le spese dell'apparecchio e che la magnetite separata si getta via.

Fonti: Burci 1860, pp. 25-27; Jervis 1873, pp. 124-125

Dopo Sella

Con la cernitrice di Sella e con la laveria, dopo la metà dell'Ottocento, scompare la «giavinatura», la ricerca del minerale negli scarti davanti alle cave fatta dai più poveri. Nel Novecento il principio torna. L'ingegner Maglione, che dirige le miniere dal 1919 al 1933, ricava dai registri della vecchia officina elettromagnetica rese del 60% per il ferro e del 25% per il rame; nel 1923, con più elettromagneti, si arriva all'80% circa. Nel 1937 la FIAT dà alla Società Nazionale Cogne le vecchie discariche, circa 300.000 tonnellate, con gli impianti di arricchimento magnetico rimessi in funzione.

Intanto la ricerca prende un'altra strada. Dopo il 1900 Froment prova a separare i solfuri di rame dalla magnetite con un olio denso e ottiene una schiuma che porta a galla i solfuri: è la flottazione. Nel 1904 la società, in difficoltà, vende il brevetto per 225 sterline alla Minerals Separation Ltd, che lo sfrutta in tutto il mondo; Torti, senza dare la fonte, scrive 25 sterline probabile. A metà Novecento la FIAT installa a Traversella nuovi separatori magnetici; nel silo costruito intorno al 1940, dopo frantoi e mulini, il primo passo è la separazione della magnetite probabile.

Fonti: Berattino 1988, pp. 197-199, 241; Beratto (tesi), p. 30; Costa e altri 2019, p. 12; Torti 1973, p. 8; sito del Museo della Miniera, «Il Museo»

Che cosa resta da chiarire

Non sappiamo dove stesse l'opificio: Burci non lo dice e Berattino mette alle Folle la fonderia di rame che la contessa Augusta Gattino, moglie di Riccardi, ebbe il permesso di costruire nel 1858; che anche le macchine stessero lì è solo un'ipotesi incerto. Berattino pubblica la fotografia di una «cernitrice magnetica» di Sella, «anno 1855», di proprietà del Politecnico di Torino, con tramoggia, tamburo a elettrocalamite, puleggia e volano; Beratto scrive che la cernitrice è «ora» del Politecnico, senza dire quale delle macchine sia né dove probabile. Vescovo scrive che la macchina fu «poi adottata in tutto il mondo», ma senza fonti e senza altri riscontri incerto.

Sella non fu solo l'inventore della macchina: secondo Chiappino, come ingegnere del Regio Corpo delle Miniere, collaborò alla legge del 20 novembre 1859, che dichiarò il sottosuolo proprietà della Nazione probabile.

Fonti: Burci 1860, p. 25; Berattino 1988, pp. 93-94, fig. 8; Beratto (tesi), p. 28; Vescovo 2002, pp. 22-23; Chiappino 1996, p. 45; Chiappino 2010, p. 25

Per la classe

Proposta di calcolo. La tela avanza da 0,75 a 1,35 metri al minuto e ogni macchina tratta circa 180 chili di minerale all'ora. Quanti metri di tela passano sotto la ruota in un'ora? Quanti chili di minerale porta, in media, ogni metro di tela, nei due casi estremi? Soluzione: da 45 a 81 metri l'ora, quindi da circa 4 a circa 2,2 chili per metro. Seconda domanda: la ruota fa 14-15 giri al minuto; che cosa servirebbe sapere per calcolarne la velocità periferica e confrontarla con quella della tela?

Fonti: Burci 1860, pp. 16, 25