Tostatura (metallurgia)

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La tostatura, o arrostitura, o arrostimento, è un processo di riscaldamento di un minerale di solfuro ad alta temperatura in presenza di aria, ed è una fase della lavorazione di alcuni minerali. Più specificamente, la tostatura è un processo metallurgico che coinvolge reazioni gas-solido a temperature elevate con l'obiettivo di purificare i componenti metallici. Spesso prima della tostatura, il minerale è già stato parzialmente purificato, ad esempio per flottazione con schiuma. Il concentrato viene miscelato con altri materiali per facilitare il processo. La tecnologia ha una sua utilità, ma è anche una seria fonte di inquinamento atmosferico^[1].

La tostatura consiste in reazioni termiche gas-solido, che possono includere ossidazione, riduzione, clorurazione, solfatazione e piroidrolisi. Nella tostatura, il minerale o il concentrato di minerale viene trattato con aria molto calda. Questo processo è generalmente applicato ai minerali di solfuro. Durante la tostatura, il solfuro viene convertito in ossido e lo zolfo viene rilasciato come anidride solforosa, un gas. Per i minerali calcocite (Cu₂S) e sfalerite (ZnS), le equazioni bilanciate per la tostatura sono:

${\displaystyle {\ce {2Cu2S \ + \ 3O2 -> 2Cu2O \ + \ 2SO2}}}$

${\displaystyle {\ce {2ZnS \ + \ 3O2 -> 2ZnO \ + \ 2SO2}}}$.

Il prodotto gassoso della tostatura al solfuro, l'anidride solforosa (SO₂), viene spesso utilizzato per produrre acido solforico. Molti minerali di solfuro contengono altri componenti come l'arsenico, che vengono rilasciati nell'ambiente.

Fino all'inizio del XX secolo, la tostatura era eseguita bruciando della legna sopra il minerale. Ciò aumenta la temperatura del minerale fino al punto in cui il suo contenuto di zolfo diventa la sua fonte di combustibile e il processo di tostatura potrebbe continuare senza fonti di combustibile esterne. La prima tostatura al solfuro veniva praticata in questo modo in tostatori "a focolare aperto", che venivano mescolati manualmente (una pratica chiamata "rabble") utilizzando strumenti simili a rastrelli per esporre il minerale non arrostito all'ossigeno mentre la reazione procedeva.

Questo processo ha rilasciato grandi quantità di composti acidi, metallici e altri composti tossici. I risultati di ciò includono aree che anche dopo 60-80 anni sono ancora in gran parte prive di vita, spesso esattamente corrispondenti all'area del letto di tostatura, alcune delle quali sono larghe centinaia di metri per chilometri di lunghezza. La tostatura è un processo esotermico^[2][3].