Utilizzi di tipo chimico di scarti di pomice

  
 
5 
originaria) gli ossidi di diversi elementi: dell'alluminio (Al
2
O
3
), del titanio (TiO
2
), del 
ferro (FeO, Fe
2
O
3
), del manganese (MnO), del sodio (Na
2
O), del potassio (K
2
O), ecc..  
La composizione chimica dei principali costituenti è riportata nella tab.1.1 
 
     
Tabella 1. Composizione chimica della pomice di Lipari 
     Cristobalite: assente; Quarzo < 0.5 % 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L'analisi chimica riportata in tab.1 rivela  che la pomice di Lipari, a  differenza  della 
pomice di altra provenienza  geografica, ha una percentuale di silice (SiO
2
) superiore 
al 70% (g/100g) ed è totalmente amorfa (assenza di quarzo ed altre fasi cristalline 
significative), mentre quella proveniente da altri giacimenti contiene non più del 50-
60% (g/100g) di silice.  
 
Composto 
 
Pomice Peerlees 
g/100g 
Pomice Lapillo 
G/100g 
         SiO
2
 
Al
2
O
3
 
TiO
2
 
Fe
2
O
3
 
FeO 
MnO 
CaO 
MgO 
Na
2
O 
K
2
O 
P
2
O
5
 
CO
2
 
SO
2
 
H
2
O 
Ferro libero 
         71,75 
12,33 
0,11 
1,98 
0,02 
0,07 
0,70 
0,12 
3,59 
4,47 
0,008 
0,10 
0,18 
3,71 
0,014 
         70,90 
12,76 
0,14 
1,75 
0,64 
0,09 
1,36 
0,60 
3,23 
3,83 
0,15 
0,04 
0,21 
3,88 
0,17 
  
 
6 
La quantità di silice influisce notevolmente sulle qualità della pomice: 
aumentando il tenore di SiO
2
, infatti, aumenta la durezza della pomice e la sua 
resistenza agli agenti chimici perchè le catene silossaniche (-Si-O-Si-O-Si-), dotate di 
bassa reattività ed elevata inerzia, risultano più lunghe e possono meglio schermare i 
centri più attaccabili che sono rappresentati dagli ioni alcalini sodio e potassio . 
 
1.2  I GIACIMENTI ITALIANI DI POMICE  
L'Italia possiede grandi giacimenti di pomice concentrati nell'isola di Lipari e 
solo piccoli giacimenti non coltivati in Toscana; nel mondo, invece, la pomice è 
molto diffusa e in Europa è presente soprattutto in Grecia e in Turchia dove vi sono 
ampi giacimenti che, intensamente coltivati, fanno concorrenza a livello 
internazionale alle due aziende operanti a Lipari: la "Italpomice S.p.A." e la "Pumex 
S.p.A.".  
 
 
 
Fig.1.1 Giacimenti di Pomice a Lipari 
 
 
  
 
7 
 I giacimenti di pomice dell’isola si estendono lungo la costa orientale e 
settentrionale, fra i centri di Canneto e Acquacalda, per complessivi 88,4 Kmq (più 
del 22% della superficie totale dell’isola); costituiscono inoltre la maggior parte del 
Monte Pelato (m 476), del Monte Chirica (m 602), della Forgia Vecchia e in minor 
misura del Monte Sant’Angelo (m 594). 
I giacimenti di pomice maggiormente sfruttati sono quelli di  Campobianco e del 
Monte Chirica. 
 A causa degli alti costi della mano d'opera rispetto a quelle nei due Paesi 
Europei concorrenti, però, le due società siciliane hanno perso da tempo la leadership 
commerciale nel settore degli impieghi nell' edilizia, quello cioè tecnologicamente 
meno avanzato e a minor valore aggiunto, mentre in quello  degli abrasivi dolci, la 
Pumex è riuscita a mantenere una buona posizione nelle vendite grazie al fatto che 
solo da poco i concorrenti si sono affacciati su questo mercato, ma soprattutto per 
l'alta qualità del suo prodotto ed in virtù di una rete commerciale capillare e diffusa in 
tutto il mondo. 
 
1.3 CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE DELLA POMICE   
La pomice per uso industriale viene classificata in: "pomice bianca" (o peerless) 
e "pomice  nera" (o lapillo); i due tipi differiscono lievemente nella loro 
composizione chimica elementare. 
La "pomice bianca", ricavata per macinazione da pezzi di  pezzame puro (o 
pietra pomice), di densità apparente inferiore a 500 g/l, contiene, come evidenziato 
  
 
8 
dalla tab.1.1, più silicio, sodio e potassio, e poco meno ferro, calcio, e magnesio della 
pomice nera. 
La "pomice nera" o "lapillo", presenta una densità apparente superiore a 500 g/l, 
anche per il fatto che non si trova mai come pezzame macroporoso, ma come granuli 
di medio-piccola dimensione. Contiene una frazione magnetica che, all'esame 
macroscopico, appare costituita da granelli di colore nero opaco, mentre nell'esame 
microscopico si evidenziano granelli di colore nero, rosso ruggine e verde. Parte del 
ferro è presente sottoforma di magnetite o di altri ossidi allo stato libero e non è 
legata al silicato. 
 Per quanto riguarda il contenuto di acqua, la pomice di Lipari contiene circa il  
4%  di acqua legata chimicamente o "acqua di struttura". La presenza di acqua 
dimostra che, durante il processo di formazione della pomice, la viscosità del magma 
è aumentata repentinamente (probabilmente a causa dell'improvviso abbassamento 
della temperatura) rendendo impossibile la totale fuoruscita dell'acqua che pertanto è 
rimasta legata al silicato allo stato solido. 
Secondo Scholze, si possono distinguere tre tipi di acqua di struttura: 
Tipo A: acqua proveniente da gruppi -OH liberi legati al silicio da un legame debole 
e come tale allontanabile a temperature comprese tra  280 e  400°C. 
Tipo B: acqua proveniente da gruppi -OH legati a due tetraedri della silice attraverso 
un legame forte e allontanabile a temperature comprese tra 400 e  550°C. 
Tipo C: acqua proveniente da gruppi -OH legati a due tetraedri della silice attraverso 
un legame fortissimo e pertanto allontanabile a temperatura pari a 650°C. 
  
 
9 
L’allontanamento dell'acqua di struttura per trattamento termico, modifica in 
parte la struttura chimica e fisica della pomice.Sebbene la pomice di Lipari sia 
principalmente formata da silice amorfa (durezza Mohs = 7), e da allumina (durezza 
Mohs = 9), la sua struttura (Fig.1.2) è determinata anche dalla presenza dei cationi 
mono- e polivalenti: potassio (K
+
), sodio (Na
+
), calcio (Ca
2+
), titanio (Ti
+
), 
magnesio (Mg
2+
), alluminio (Al
3+
), ecc., che  si trovano diffusi nella silice in modo 
disordinato e senza la minima regolarità, com'è appunto caratteristica delle strutture 
amorfe. 
Il silicio tetravalente ha un raggio ionico di 0,39A°; l'ossigeno bivalente ha un 
raggio ionico di 1,32A°, mentre la distanza tra gli atomi dell'ossigeno e quelli del 
silicio nella pomice è di 1,63A°, cioè minore della somma dei raggi ionici, il che 
prova che nel legame tra silicio e ossigeno è presente un significativo contributo 
covalente che lo rafforza. 
 La presenza in forte difetto rispetto alla silice degli ossidi K
2
O ed Na
2
O, crea 
sporadiche interruzioni nelle catene silossaniche del reticolo come appresso indicato: 
-Si-O-Si-  +  K
2
O   →  -Si-O-K  +  -Si-O-K 
-Si-O-Si-  + Na
2
O  →  -Si-O-Na + -Si-O-Na 
e di conseguenza, diminuisce la resistenza meccanica e la resistenza agli agenti 
chimici della silice. La stessa cosa fa il calcio, il cui legame è però più stabile e più 
forte. Potassio, sodio, calcio, vengono chiamati "networkmodifier" (modificatori del 
reticolo), il silicio ed il fosforo invece  "networkformer" (formatori del reticolo). L' 
  
 
10 
alluminio, presente nella pomice in notevole quantità rispetto ai cationi precedenti, 
può entrare a far parte della struttura sia come "networkmodifier" che come 
"networkformer". Il gruppo AlO
4
 può sostituire un gruppo SiO
4
 se la valenza 
positiva mancante dell’alluminio viene saturata da uno ione alcalino, ad esempio: dal 
sodio o dal potassio o da mezzo ione alcalino terroso: Ca/2, Mg/2.  Perchè  ciò  
avvenga e  l'ossido di alluminio funzioni completamente da networkformer è 
necessario che il rapporto molecolare tra K
2
O + Na
2
O + CaO + MgO ed Al
2
O
3
 sia 
uguale ad 1, e infatti nella pomice di Lipari tale risulta il rapporto molecolare:   
 
KO
Al O
KO
Al O
CaO
Al O
MgO
Al O
K O Na O CaO MgO
Al O
2
23
2
23 23 23
22
23
0 040 0 052 0 024 0 015
0 125
1 048 1+++=
+++
=
+++
=≅
....
.
.
 
 
Da ciò si deduce che l’alluminio funge soltanto da networkformer nella pomice di 
Lipari. 
L'azione negativa esercitata dagli ioni alcalini sulla struttura chimica 
(indebolimento del reticolo silossanico) viene pertanto compensata dalla funzione 
dell'alluminio. 
 Per completare il quadro relativo alla chimica della pomice di Lipari, bisogna 
ancora dire che questa è esente, secondo la norma DIN 4226 (test con soluzione di 
idrossido di sodio al 3%), da composti organici, contiene meno dello 0,01% (g/100 g)  
di composti solubili in tetracloruro di carbonio e, in base alla norma  ASTM C  289-
71  (Standard method of  testing the potential reactivity of aggregated), circa 200 
mmoli di silice solubile per litro. 
  
 
11 
 Da un punto di vista fisico, la pomice di Lipari può essere definita come una 
schiuma solida a struttura sferica o pseudopoliedrica con pori delimitati da 
sottilissimi strati di sostanza silicatica. Al microscopio a scansione (Fig.1.3), i 
micropori appaiono con diametro irregolare, ed ogni granello è composto da piccole 
lame taglienti ed elastiche. 
Le caratteristiche fisiche principali della pomice di Lipari sono elencate nella 
tabella seguente. 
 
•      Durezza Scala Mohs     5-6 
• Colore         grigio chiaro 
• Frattura                        a schegge  
• FORMA GRANULARE                            IRREGOLARE E SPIGOLOSA 
• Densità assoluta                      2310 - 2360 Kg/m
3
 
• Densità apparente                      400-900 Kg/m
3
 (DIN 1060) 
• Densità dopo costipazione             450 -1200 Kg/m
3
 
• Temperatura di sinterizzazione       900°C 
• Colore di sinterizzazione            beige, marrone     
• Resistenza meccanica    250 Kg/cm
2
 
 
 
 
 
  
 
12 
 
 
 
Fig. 1.2 Struttura chimica della pomice 
 
 
 
         
 
 
 
 
 
 
Una delle proprietà più importanti della pomice di Lipari, che permette il suo utilizzo 
in agricoltura o per il trattamento delle acque, è la sua attitudine ad assorbire acqua 
con un potere di assorbimento variabile, a seconda delle diverse granulometrie. 
      
Fig.1. 3  Immagini al SEM della Pomice 
  
 
13 
La sua struttura fisica, infatti, presenta un'elevata macroporosità in 
granulometrie superiori a 1500 µm, ma con un'alta percentuale di pori chiusi che, non 
lasciando penetrare l'acqua, fanno galleggiare la pomice. La pomice "Peerless" 
possiede un maggior grado di assorbimento nelle frazioni comprese tra i 150 e i 1500 
µm, mentre granulometrie superiori assorbono meno acqua per unità di peso a causa 
della presenza di un gran numero di pori chiusi. 
Il "Lapillo" ha invece, a parità di granulometria, una densità apparente maggiore 
che comporta un assorbimento di acqua inferiore di circa il 30%. 
La pomice, opportunamente pretrattata con sostanze idrofobe, può assorbire 
anche liquidi apolari, come ad esempio: lubrificanti e carburanti. 
 
1.4 UTILIZZAZIONI DELLA POMICE 
La Pomice è un materiale particolarmente idoneo all’uso come inerte leggero nel 
settore delle costruzioni edili. 
L’uso del granulato di pomice nell'edilizia risale ai tempi            dell'Antica 
Roma (ad esempio, nella costruzione del Pantheon, notissimo tempio realizzato 
durante l'età Augustea nel I° sec.  a.C.) ed è andato via via perfezionandosi nel corso 
degli anni. 
Oggi la pomice è molto apprezzata per le sue proprietà di resistenza meccanica, 
elasticità, leggerezza, isolamento termo-acustico ed altre, proprietà che oltre a fornire 
un notevole risparmio energetico, consentono di rispettare le esigenze della moderna 
bioedilizia. 
  
 
14 
Per queste ed altre proprietà il granulato di pomice è molto usato nell'edilizia 
ove, grazie alla sua leggerezza e, ciò  nonostante, alla buona resistenza alla pressione, 
dovuta alla parziale espansione del materiale e alla sua particolarissima composizione 
chimica (circa il 72% di silice e il 12% di allumina), consente di ridurre lo spessore 
delle pareti con un notevole risparmio dei costi. 
La pomice ha anche un largo utilizzo nel campo dell’agricoltura, nell’ambito 
ambientale e nel settore industriale. 
 
♦  UTILIZZO IN  AGRICOLTURA 
La pomice tipo "5/12", "2/10" e "5/15" (i numeri indicano il rapporto tra i 
diametri maggiore e minore dei granelli) è largamente utilizzata in agricoltura, 
floricoltura e orticoltura.  
L'uso della pomice in agricoltura riduce il peso e la compattezza dei terreni 
argillosi, e consente di risparmiare sui sistemi di irrigazione, grazie alla notevole 
capacità assorbente delle particelle di pomice nei confronti dell'acqua che poi 
rilasciano gradatamente alle radici senza esagerata ritensione. Nelle coltivazioni in 
serra, la pomice, trattenendo il calore, aumenta l'efficienza del sistema di 
riscaldamento. Vivaisti e floricoltori usano da tempo la pomice poichè agevola la 
radicazione delle piante ed il drenaggio dell'acqua, consentendo così un ciclo di 
coltivazione ottimale (Fig.1.4). 
 
  
 
15 
 
                 Figura 1. 4. Esempio di utilizzazione in campo agricolo 
 
♦  UTILIZZO IN CAMPO AMBIENTALE 
I lapilli vulcanici possiedono caratteristiche peculiari che li rendono idonei al 
risanamento ambientale, a bonifiche di siti improduttivi e alla realizzazione di 
strutture subacquee, poichè non sono solubili al contatto con l’acqua, non si 
degradano nel tempo, nè tantomeno rilasciano o formano sostanze chimiche 
inquinanti. Il lapillo, essendo chimicamente inerte, non dà luogo a reazioni chimiche 
indesiderate, ed è caratterizzato da un'elevata superficie specifica rispetto ai materiali 
comunemente usati in questo campo (quali sabbie, ecc.), che gli conferiscono un 
elevato potere assorbente in presenza di acqua.Contrariamente ai materiali di natura 
argillosa, caratterizzati dall'inaccettabile fenomeno della "plasticizzazione" dovuto 
alla presenza di materiali rigonfiabili quali la montmorillonite, l'illite e la caolinite, il 
lapillo vulcanico è privo di materiali argillosi. La sua elevata rugosità, dovuta alla 
  
 
16 
morfologia esterna, e la presenza di pori non comunicanti, consente il raggiungimento 
di elevati valori dell'angolo di attrito interno, anche in condizioni non drenante. 
 
♦  Utilizzo Per La Finitura Di Tessuti  
Per quel che riguarda il settore industriale, invece, uno degli usi che più si è 
diffuso in questi ultimi anni è quello relativo allo “stonewashing” dei tessuti denim 
(Fig.1.5), che consiste nel sottoporre i capi di abbigliamento a lavaggi in cui è stata 
aggiunta pietra pomice per conferire al colore del tessuto un apparenza scolorita. 
L'assenza di prodotti chimici dà sicurezza al prodotto finito e contribuisce 
naturalmente alla salvaguardia dell'ambiente. 
 
 
 
 
 
 
  
 
17 
 
                         Fig.1. 5.  Applicazione nello Stonewashing 
 
♦ Utilizzo come Abrasivo 
Gli abrasivi sono materiali di durezza relativamente elevata, il cui impiego risale 
sicuramente a tempi antichissimi;  è noto infatti che i giacimenti di smeriglio 
dell’isola greca di Naxos e i giacimenti di pomici delle isole Eolie vengono sfruttati 
da alcune migliaia di anni. 
 Questi materiali hanno una grande importanza nella tecnologia moderna: 
diversamente supportati, vengono impiegati nelle operazioni di sgrossatura, pulitura e 
levigatura delle superfici, taglio dei materiali, sbavatura, raccordo di saldature, 
correzione delle dimensioni di oggetti, affilatura di utensili, produzione di lenti, di 
materiali antisdrucciolevoli, nella composizione di detergenti per uso domestico, nei 
dentifrici e nelle composizioni per lucidare. Gli abrasivi vengono impiegati nella 
lavorazione di ogni genere di materiale: dai metalli ferrosi e non ferrosi, ai legnami, 
alle rocce, ai vetri, alle pietre preziose, ai materiali refrattari e ceramici, al cuoio, alla 
gomma ed infine ai materiali termoplastici e termoindurenti.