Acqua e alluminio fuso sono una combinazione pericolosa

Non è raro che uno scrittore di Hackaday esplori la sezione dei commenti di un determinato articolo, alla ricerca di approfondimenti o per imparare qualcosa di nuovo. Spesso, coloro che hanno esperienza in vari campi condividono noccioli di conoscenza o sollevano domande su un argomento particolare. Recentemente mi è capitato di leggere con interesse un articolo sulla fusione dell'alluminio, data la mia esperienza nel settore. Un commento in particolare ha attirato la mia attenzione.

E no, l'acqua non causerà un'esplosione di vapore. C'è un ragazzo su YouTube (myfordlover, credo) che smentisce questo mito con il ferro fuso, versando il ferro nell'acqua, versando l'acqua in un mestolo di ferro fuso e così via. Saremo felici di fare un video dimostrativo con l'alluminio, se lo si desidera.

Avendo lavorato per qualche tempo in un impianto di pressofusione dell'alluminio, spero sinceramente che [John] non abbia tentato questa impresa. Sebbene ci siano numerosi video su YouTube che dimostrano che ciò può essere fatto senza calamità, ce ne sono molti che mostrano esattamente il contrario. La miscelazione di alluminio fuso e acqua spesso finisce male, causando lesioni gravi o addirittura mortali sul posto di lavoro. Immergiamoci più in profondità per vedere perché è così.

Uno dei motivi per cui l’alluminio è un materiale così apprezzato è la sua resistenza alla corrosione. L'alluminio grezzo forma facilmente uno strato di ossido resistente quando esposto all'aria, che protegge il metallo da ulteriore corrosione o reazioni con molti prodotti chimici. Questo strato di ossido può formarsi in modo incredibilmente rapido ed è uno dei motivi per cui molti YouTuber sono riusciti a versare l'alluminio fuso nell'acqua senza subire danni. Date le giuste condizioni, l’alluminio può formare uno strato di ossido mentre viaggia attraverso l’aria da un mestolo verso un secchio d’acqua. Molti usano questa dimostrazione pericolosa e rischiosa come “prova” che le grandi esplosioni di alluminio e acqua sono un “mito”.

Naturalmente, trova lavoro in una fabbrica di fusione e ti renderai presto conto di quanto sia seria la questione. Non è insolito che le strutture vietino del tutto i contenitori per l'acqua e le bevande analcoliche usa e getta, per paura che un contenitore scartato possa finire in un contenitore per rottami e trasportare umidità in un forno di fusione. Nel mio lavoro di ingegnere del casting, portare una bottiglia d'acqua o una lattina di bibita sul posto comportava un avvertimento per la prima infrazione e il licenziamento immediato per la seconda. Il pericolo è semplicemente troppo alto per prendere mezze misure quando si tratta di sicurezza. Le operazioni di fusione generalmente richiedono che tutti i dipendenti guardino video di sicurezza che chiariscano i rischi, prima di lavorare sul piano di fusione.

Esempi del pericolo sono facilmente disponibili. Spesso possono verificarsi incidenti quando l'alluminio fuso viene versato in uno stampo contenente umidità. Un'altra area di rischio è quando si carica materiale di scarto in una fornace. L'alluminio di scarto stesso può essere bagnato oppure le bottiglie contenenti fluido possono essere accidentalmente mescolate con il materiale. Quando i rottami vengono aggiunti al metallo fuso nella fornace, possono verificarsi enormi eruzioni.

A causa di una moltitudine di fattori, possono verificarsi intense esplosioni quando l'alluminio fuso e l'acqua si mescolano nelle giuste condizioni. Il primo è il più evidente: l'acqua che entra in contatto con il metallo fuso a una temperatura superiore a 660 °C tende a vaporizzarsi in vapore quasi istantaneamente. Il vapore aumenta rapidamente di volume, lanciando metallo fuso a grandi distanze e questo da solo può causare gravi lesioni e danni. Ciò rompe anche l'alluminio fuso, fenomeno noto come frammentazione. Ciò ha l'effetto di provocare una maggiore miscelazione tra il metallo fuso, l'acqua e il vapore. Ciò aumenta ulteriormente la velocità di trasferimento del calore al fluido e aumenta la velocità di reazione tra il vapore e l'alluminio a causa della maggiore superficie di contatto tra i due.

Inoltre, la reazione chimica tra acqua e alluminio non fa che aumentare l'intensità dell'esplosione. In questo caso, gli atomi di alluminio reagiscono con le molecole d'acqua, formando ossido di alluminio e idrogeno gassoso. Questa è una reazione esotermica che rilascia una grande quantità di calore, oltre 2,5 volte la quantità generata da una quantità simile di nitroglicerina. Naturalmente, l’idrogeno gassoso generato è poi libero di bruciare con l’ossigeno nell’atmosfera circostante. Inoltre, qualsiasi alluminio fuso atomizzato dall'esplosione può poi ossidarsi rapidamente anche nell'aria, rilasciando più calore nel processo.