Riciclo dei Metalli
Riciclo degli acciai
Nel 2001 più di 435 millioni di tonnellate di acciaio sono state riciclate. L’acciaio è il materiale più riciclato al mondo
http://www.worldsteel.org
Riciclo degli acciai
Raccolta del rifiuto Domestica
Imballaggi in acciaio di piccole dimensioni (ad esempio:
barattoli, scatolette, e bombolette)
Da attività industriali
fustini, secchielli (per il confezionamento di vernici, pitture, smalti e oli), fusti di grandi dimensioni che vengono destinati ai settori petrolifero, chimico, petrolchimico, edile e alimentare. Elettrodomestici, auto, materiale da costruzione
Riciclo degli acciai
Risparmio derivante dal riciclo 1,135 ton di minerale di ferro 0,635 ton carbone
0,055 ton di calcare
Inquinamento ambientale 1 tonnellata
di acciaio
riciclato
Riciclo degli acciai
Mediamente il 66% in peso di una automobile è composto da acciaio e ferro
Il 25% dell’acciaio è derivante
da riciclo
Riciclo degli acciai
L’automobile viene privata delle parti riutilizzabili.
Successivamente sono ridotte di volume e inviate a un trituratore
Riciclo degli acciai
Pretrattamento del materiale raccolto
Il rifiuto viene triturato in appositi impianti.
I vari componenti vengono separati
utilizzando magneti, metodi di flottazione, aria e manualmente.
Analisi chimiche possono essere fatte per suddividere in modo omogeneo i rifiuti di acciaio.
Mediante presse, i pezzi sono compattati per facilitarne il trasporto
.
Riciclo degli acciai
Invio alle acciaierie
Il materiale riciclato viene lavorata in Forni a ossigeno basici (BOF)
<30%
Forni ad arco elettrico (EAF)
Anche fino al 100%
Riciclo degli acciai
Forno a ossigeno basico
(BOF)
Riciclo degli acciai
ROTTAME
Forno ad arco elettrico (EAF)
Riciclo degli acciai
Elevato controllo delle condizioni di affinazione
indicati nella produzione di acciai inossidabili e acciai fortemente legati.
Affinazione in una camera chiusa. La temperatura sotto stretto controllo automatico.
Nei primi stadi del processo di affinazione un getto di ossigeno di
elevata purezza, permette di innalzare la temperatura e di diminuire il tempo necessario alla produzione dell'acciaio.
La quantità di ossigeno è controllata per limitare al minimo le reazioni di ossidazione indesiderate.
Riciclo degli acciai
Altri materiali quali calce viva (CaO), o dolomite CaMg(CO3)2, vengono aggiunti alla carica o al momento in cui l'acciaio viene colato nella siviera, come fondente o per favorire la rimozione fosforo, zolfo e silicio, e, in
misura minore, manganese
5FeO + 2P 5Fe + P2O5 2FeO + Si 2Fe + SiO2
P2O5 + SiO2 + 5CaO Ca3(PO4)2 • CaO + CaSiO3 Scorificazione
Riciclo degli acciai
Forno Martin-Siemens
Ghisa d'altoforno (fusa o in lingotti) Rottami d'acciaio 45%
Minerale di ferro Calcare
Fluorite
Riciclo degli acciai
Riciclo di ghise
La produzione di ghise per getti di
fonderia (utilizzate per ottenere prodotti che acquisiscono la loro forma definitiva) avviene in appositi forni detti cubilotti, elettrici o rotativi.
Carica
Ghisa in pani di prima fusione Scarti di fonderia
Rottami di ghisa
Ferro-leghe e rottami di acciaio da
aggiungere come correttivo di analisi, se necessario.
Temperatura raggiunta circa 1500°C
Riciclo dell’alluminio
L’alluminio può essere riciclato al 100% senza perdere le sue
caratteristiche originali.
In Italia ne è priva e ne ricicla circa il 40% (terzo posto nel mondo dopo USA e Giappone a pari merito con la Germania)
Negli USA circa il 50% dell’alluminio riciclato deriva da lattine per
bevande.
In crescita quello in uso nella
produzione automobilistica
Riciclo dell’alluminio
Mercato Segmenti Unità prodotte
Produzione
t/a N. produttori
quote % di utilizzo alluminio primario
/secondario
Auto 9.000.000 80.000 15 60 primario
40 secondario Cerchioni
per auto e moto 3.500.000 10.500 7 20 primario 80 secondario
Pistoni e cilindri 11.000.000 16.000 6 70 primario 30 secondario
Componenti e
accessori vari 60.000.000 70.000 40 23 primario 77 secondario
Beni
durevoli caffettiere 7.000.000 5.000 7 100 secondario radiatori
monoblocco e assemblabili
60.000.000 96.000 13 100 secondario
Porte, finestre, maniglie, altri accessori
8.000 8 70 primario 30 secondario
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELL'ALLUMINIO RICICLATO
Edilizia e costruzioni
Trasporti
Riciclo dell’alluminio
L’alluminio può essere riciclato al 100% senza perdere le sue caratteristiche originali.
Il riciclaggio dell'alluminio permette di risparmiare il 95% dell'energia richiesta per produrlo partendo dalla materia prima.
Per ricavare dalla bauxite 1 Kg di alluminio sono necessari infatti 14 Kwh, mentre per ricavare 1 Kg di alluminio nuovo da quello usato servono 0,7 kWh.
Grazie al riciclo di 25.700 tonnellate di imballaggi in alluminio sono state evitate emissioni serra per 254.000 tonnellate di CO
2, e
risparmiata energia pari a 92.000 tep (tonnellate equivalenti
petrolio).
Riciclo dell’alluminio
L’alluminio viene ottenuto a partire da Bauxite:
1. Al(OH)
3: orto-idrossido di Al o gibbsite 2. AlO(OH): meta-idrossido di Al
a. Bohmite che si trasforma in g-Al
2O
3(400-500°C) b. Diasporo che si trasforma in a-Al
2O
33. Fe
2O
3, SiO
2, FeTiO
3e carbonati
Seguono poi i seguenti processi
1. Processo Bayer per ottenere allumina Al
2O
32. Elettrolisi dell’ Al
2O
3per ottenere Al
Riciclo dell’alluminio
Processo Bayer
1. Calcinazione della Bauxite (T = 400-500°C) 2. Reazione con NaOHaq (200-400g/l)
Al(OH)
3+ NaOH NaAlO
2(aq) + 2 H
2O AlO(OH) + NaOH NaAlO
2(aq) + H
2O Al
2O
3+ 2 NaOH 2 NaAlO
2(aq) + H
2O Eliminazione delle impurità insolubili
3. Idrolisi dell’alluminato ottenuto
AlO
2-+ 2 H
2O Al(OH)
3(s) + OH- 4. Calcinazione
T = 1200°C per l’ottenimento di corindone (99-99.5% purezza)
Riciclo dell’alluminio
Elettrolisi della Al
2O
3In bagno di criolite (Na3AlF6) fusa (Tf 1000°C): la cella lavora a 950°C (-) CATODO: Al
3++ 3 e- Al (99.6-99.8%)
Il metallo sarà liquido alla temperatura a cui si opera e data la densità si raccoglierà sul fondo della vasca
(+) ANODO: O
2-O atomico + 2 e- e successivamente:
O + C CO
2CO
2+ C CO
Per ottenere Al di estrema purezza: raffinazione elettrolitica
Riciclo dell’alluminio
L’alluminio per poter essere riciclato deve essere "non contaminato".
Corpi estranei come metalli, sostanze sintetiche o sporcizia ne rendono più difficile e più costoso il riutilizzo. Non sono adatti al riciclo le confezioni in cui l’alluminio é accoppiato ad altre sostanze, come per esempio le confezioni del latte e delle minestre preconfezionate.
Es. Nel riciclo dei matreraili da costruzione, avviene uno smantellamento e la separazione dei vari elementi (finestre, maniglie per porte, pareti divisorie, tetti ecc.) L’alluminio viene immesso nella fornace per la rifusione. La
presenza di rivestimenti organico richiede la loro combustione. Dopo la fusione, segue un affinamento in una nuova fornace, e se necessario sono aggiunti leganti.
Le fasi successive di degassamento e filtraggio realizzano la prima-qualità voluta di nuovi lingotti, billette, lastre o pezzi fusi.
Es. lattine. In un forno cilindrico rotante le lattine, precedentemente frantumate, vengono portate a una temperatura alla quale si fonde
l'alluminio e, contemporaneamente, si eliminano mediante bollitura vernice e rivestimenti.
Riciclo dell’alluminio
L’alluminio viene riciclato per fusione in fornaci a riverbero che utilizza olio combustibile o gas naturale
E' importante togliere i residui di magnesio, ferro, calcio.
Aggiunge di cloro o fluoro nel bagno fuso sottoforma si AlCl3, AlF3 miscele di cloruri o fluoruri di Na e K.
Viene riciclato anche la parte affiorante nel bagno di produzione dell’alluminio nel processo primario.
Le quantità di alluminio possono variare considerevolmente.
Si parte da un 30% che viene macinato e vagliato fino ad arrivare a circa un 60-70%
L’Al. Viene fuso in un forno rotatorio e recuperato dal basso.
Riciclo dell’alluminio
EPA Office of Compliance Sector Notebook Project Profile of the Nonferrous Metals Industry September 1995
Riciclo del Piombo
Il piombo è un metallo molto resistente alla corrosione, di
elevata densità, duttile e malleabile. È utilizzato da almeno 5000 anni
Materiali da costruzione
Pigmenti e additivi per smalti ceramici Tubi per trasporto di acqua
Batterie
Riciclo del Piombo
Lead Recycling in the United States in 1998 By Gerald R. Smith U.S. GEOLOGICAL SURVEY CIRCULAR 1196–F
Pile e batterie
I termini pila e batteria sono indifferentemente usati nel linguaggio comune
PILA
La pila non è ricaricabile BATTERIA
La batteria o accumulatore è ricaricabile
I processi di scarica e ricarica non sono infiniti e, alla fine, anche la batteria cessa di svolgere la sua funzione d'uso.
La batteria, dopo una serie di cicli di scarica e ricarica, non è più in grado di accumulare e conservare l'energia e si esaurisce. Da questo momento essa diventa un rifiuto ambientale.
Pile e batterie
Accumulatori al piombo
piombo, acido solforico, polipropilene PVC Accumulatori al Nichel-Cadmio
L'altro sistema elettrochimico che compete col piombo è quello sviluppato nei primi anni del 1900 che utilizza idrossidi di nichel e cadmio.
Le doti di miglior energia e potenza specifica, oltre che di durabilità, ne hanno consentito lo sviluppo per l'alimentazione di apparati portatili diffusi in milioni di esemplari (telefoni cellulari, computer, videocamere etc.).
Il cadmio presenta problemi d compatibilità ecologica 10 volte maggiori del piombo.
Pile e batterie
Accumulatori al Litio
Con l'obiettivo di superare i limiti ecologici del cadmio, il sistema con più alto tasso di sviluppo nel campo dei portatili è quello di recente
industrializzazione che utilizza litio ed ossidi metallici.
Le pile
Nella versione più diffusa (le pile alcaline, con l'elettrolita costituito da idrossido di potassio) occupano il 60% del mercato italiano che, in totale, consuma circa 15.000 ton/anno di pile.
Le pile alcalino-manganese contenevano inizialmente qualche unità % di mercurio per amalgamare lo zinco e rallentarne l'attacco inibendo lo
sviluppo di idrogeno
Com’è fatta una batteria
(1) Contenitore monoblocco (2) La piastra positiva si
ottiene spalmando su un supporto reticolare (griglia) la materia attiva, detta
anche pasta o massa.
Questa è il derivato di un amalgama composto da ossido di piombo in
polvere (PbO), acido solforico (H2SO4), acqua ed altri additivi inorganici:
Com’è fatta una batteria
(3) La piastra negativa si ottiene con il medesimo procedimento sopra
descritto, impiegando pero‘
additivi diversi. Ha uno spessore maggiore della piastra negativa, ed è quello che sopporta il maggior funzionamento della batteria.
Com’è fatta una batteria
(4) Separatore Serve ad evitare che le piastre di segno opposto vengano a contatto, provocando il cosiddetto cortocircuito.
Consentono pero' lo
scambio ionico fra le stesse perchè costituiti da
materiale microporoso, abbastanza resistente meccanicamente, e buon isolante anche se immerso nell'elettrolita.
Com’è fatta una batteria
La quantità di energia immagazzinabile in un accumulatore dipende dalla superficie delle piastre
Collegando in parallelo più piastre positive di ridotte dimensioni, intercalate da più piastre negative delle stesse dimensioni ugualmente disposte, e inserendo tra le une e le altre il separatore.
Ogni elemento è formato da un numero dispari di piastre: le negative sono sempre più numerose di quelle positive di una unità. Ogni elemento ha una tensione caratteristica di 2 Volt pertanto per avere una batteria da 12 Volt occorreranno 6 elementi.
Danni per l’ambiente
Obblighi di legge
Obblighi del cittadino
Se il cittadino procede all'autosostituzione della sua batteria, ponendo in
essere la cosiddetta "attività fai da te", la batteria esausta è classificata come rifiuto urbano pericoloso.
La batteria deve essere conferita negli appositi siti messi a disposizione dai Comuni in base a convenzioni specifiche stipulate con il COBAT o nei
contenitori che saranno messi a diposizione presso i punti vendita.
In caso contrario si configura l'abbandono di rifiuti sanzionato dal Dgs 22/97 con la sanzione amministrativa pecuniaria da € 103,29 a € 619,75.
Obblighi di legge
Obblighi del rivenditore
Il rivenditore o commerciante, alla luce della recente circolare del Ministero dell'Ambiente sul conferimento di accumulatori presso esercizi commerciali, a differenza dell'autoriparatore-artigiano non si inquadra né nella figura di
produttore né in quella di detentore del rifiuto.
Il commerciante dovrà mettere a disposizione dell'utenza un cassonetto idoneo per lo stoccaggio del particolare rifiuto.
Obblighi di legge
Il Sovrapprezzo
Il finanziamento delle attività consortili avviene attraverso:
a) i proventi del sovrapprezzo di vendita applicato sulle batterie nuove immesse in commercio, versato al Cobat dai produttori e importatori di batterie con diritto di rivalsa sugli acquirenti in tutte le successive fasi di commercializzazione fino all'utilizzatore finale;
b) i proventi della cessione delle batterie esauste alle imprese di riciclaggio.
Il sovrapprezzo è determinato con Decreto del Ministero dell'Ambiente e del Ministero dell'Industria
Esso garantisce che la raccolta ed il recupero riescano comunque ad essere svolti in qualsiasi condizione di mercato.
Obblighi di legge
Con il Cobat l'Italia primeggia in Europa non solo per quanto riguarda le percentuali di raccolta del rifiuto batteria (circa il 96% sugli accumulatori
d'avviamento), ma anche per i bassi costi applicati per effettuarne il recupero.
Riciclo del Piombo
http://www.cobat.it
Ciclo di riciclo
Ciclo di riciclo
Dall'area di stoccaggio le batterie vengono caricate in una tramoggia e, tramite nastri trasportatori, sono inviate alla sezione frantumazione composta da
mulini a martelli.
Il prodotto frantumato con pezzatura calibrata viene trasferito ad un sistema vagliante a umido dove avviene la separazione accurata della parte metallica fine ossidata dal mix di griglie metalliche e materie plastiche.
Ciclo di riciclo
Frantumazione
La parte metallica fine (detta "pastello") viene trasferita ad un filtro pressa. Il mix di griglie metalliche e materie plastiche viene avviato, mediante nastri, al separatore idrodinamico in controcorrente che, sfruttando la differenza di densità dei vari componenti frantumati, separa le componenti plastiche da quelle metalliche. In questa fase viene anche liberata la parte liquida della batteria (soluzione acquosa di acido solforico) che viene inviata all'impianto di neutralizzazione.
La plastica, polipropilene e PVC, viene accuratamente lavata e ridotta in scaglie ed è pronta per essere riutilizzata
anche, per esempio, per produrre nuove scatole di batterie
Ciclo di riciclo
Frantumazione
Nell'impianto di neutralizzazione avviene l'attacco dell'acido con calce idrata Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2O
e con agenti flocculanti che consentono la decantazione dei solidi disciolti edil raggiungimento della neutralizzazione del liquido ai valori fissati dalla normativa sugli effluenti.
Ciclo di riciclo
Fusione
La fusione del pastello avviene alla temperatura di circa 800° - 1.000° C in forni rotativi a fiamma diretta alimentati a metano e ossigeno.
Impianti di captazione e abbattimento delle polveri a valle con filtri a maniche consentono un controllo in continuo delle emissioni in atmosfera, nel rispetto dei criteri imposti per legge.
Ciclo di riciclo
Fusione
Nei forni avviene la riduzione del materiale da solfato (PbSO4) e ossido di
piombo (PbO) a piombo metallo (Pb°) attraverso l'aggiunta di appositi reagenti tra cui il ferro
Tale "piombo d'opera". viene successivamente inviato alla raffinazione - alligazione per ottenere piombo raffinato o leghe per vari utilizzi.
Ciclo di riciclo
Raffinazione
Il piombo d'opera, in blocchi o allo stato liquido, proveniente dalla fonderia viene immesso in caldaie, dove subisce trattamenti diversi aseconda del prodotto finale che si vuole ottenere.
Ad esempio, per ottenere piombo raffinato al 99,97%, si può procedere a:
• Decuprazione (eliminazione del rame)
• Destagnazione (eliminazione dello stagno)
• Depurazione dell'antimonio
Ciclo di riciclo
Raffinazione
Per la produzione di leghe di piombo si procede con l'aggiunta dei metalli alliganti necessari.
Il processo di raffinazione avviene a temperature oscillanti tra i 350° ed i 500° C
Ciclo di riciclo
Raffinazione
Gli impianti presenti in Italia dispongono di una capacità complessiva installata di ca. 233.000 tonnellate annue in termini di piombo prodotto(pari ad oltre
442.000 tonnellate di batterie esauste) e sono in grado di smaltire tutto il gettito nazionale di batterie al piombo esauste.
Per produrre un Kg di piombo, lavorando quello delle batterie esauste, occorre poco più di un terzo dell'energia che ci vuole per lavorare il minerale estratto dalla terra
Ciclo di riciclo
Riutilizzo
Il piombo ottenuto dal processo di riciclaggio ha gli stessi utilizzi del piombo ottenuto da minerale in quanto ha le stesse caratteristiche fisico-chimiche e grado di raffinazione.
Il mercato è internazionale e le quotazioni sono determinate al London Metal Exchange.
Il consumo nazionale di piombo si attesta intorno alle 250.000 ton. di cui 200.000 ton. prodotte in Italia.
Di queste oltre 90.000 ton/anno sono di piombo ottenuto dal riciclaggio delle batterie esauste.
Ciclo di riciclo
Riutilizzo
Gli utilizzi si articolano come segue:
• produzione di accumulatori nuovi (60%);
• rivestimento cavi di trasporto energia (18%);
• industria chimica e industria delle ceramiche (15%);
• lastre e tubi per l'edilizia, pallini da caccia, apparecchiature
• radiologiche (17%)
Ciclo di riciclo
Le pile
Metodo pirometallurgico
Macinazione seguita dall’allontanamento del ferro per via magnetica.
La polvere viene poi trattata in fornaci a temperatura tra 700 e 1200 °C con lo scopo di recuperare dai fumi mercurio, cadmio e zinco; il residuo è composto per lo più da leghe ferro-manganese o talora da ossidi di manganese molto impuri.
Metodo idrometallurgico
Le polveri sono sottoposte a lisciviazione acida che porta in soluzione gli ioni zinco, manganese e cadmio e da cui grafite e biossido di manganese sono separati con varie metodologie e lo zinco recuperato per lo più tramite
elettrolisi.
Ciclo di riciclo
Le pile
La comparsa sul mercato delle pile ricaricabili al nichel-cadmio obbliga il recupero del cadmio data la alta tossicità dell'elemento.
I processi di recupero sono validi sia per le piccole pile ricaricabili ad uso domestico, previa naturalmente la separazione dalla massa delle alcalino- manganese, sia per quelle di dimensioni maggiori di uso industriale.
Molto spesso, dopo frantumazione, il cadmio viene recuperato per via pirometallurgica.
Altri sistemi idrometallurgici prevedono una lisciviazione della polvere
elettrodica e l'estrazione di cadmio e nichel con solventi organici, recipitazione selettiva, scambiatori ionici oppure elettrolisi.
