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
http://www.consorzio-acciaio.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 tonnellata
di acciaio
riciclato
1,135 ton di minerale di ferro
0,635 ton carbone
0,055 ton di calcare
Inquinamento ambientale
http://www.recycle-steel.org/fact/main.html
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
http://www.recycle-steel.org/index2.html
Riciclo degli acciai
L’automobile viene privata delle parti
riutilizzabili.
Successivamente sono ridotte di volume e
inviate a un trituratore
http://www.recycle-steel.org/index2.html
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
Forno ad arco elettrico (EAF)
ROTTAME
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.
http://www.cial.it/home.htm
In crescita quello in uso nella
produzione automobilistica
Riciclo dell’alluminio
PRINCIPALI APPLICAZIONI DELL'ALLUMINIO RICICLATO
Mercato
Trasporti
Beni
durevoli
quote % di utilizzo
N. produttori alluminio primario
/secondario
60 primario
15
40 secondario
20 primario
7
80 secondario
70 primario
6
30 secondario
23 primario
40
77 secondario
Segmenti
Unità
prodotte
Produzione
t/a
Auto
9.000.000
80.000
Cerchioni
per auto e moto
3.500.000
10.500
Pistoni e cilindri
11.000.000
16.000
Componenti e
accessori vari
60.000.000
70.000
caffettiere
7.000.000
5.000
7
100 secondario
60.000.000
96.000
13
100 secondario
8.000
8
70 primario
30 secondario
radiatori
monoblocco e
Edilizia e
assemblabili
costruzioni Porte, finestre,
maniglie,
altri accessori
http://www.cial.it/home.htm
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 CO2, e risparmiata
energia pari a 92.000 tep (tonnellate equivalenti petrolio).
http://www.cial.it/home.htm
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-Al2O3 (400-500°C)
b. Diasporo che si trasforma in a-Al2O3
3. Fe2O3, SiO2, FeTiO3 e carbonati
Seguono poi i seguenti processi
1. Processo Bayer per ottenere allumina Al2O3
2. Elettrolisi dell’ Al2O3 per 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
NaAlO2(aq) + 2 H2O
AlO(OH) + NaOH
NaAlO2(aq) + H2O
Al2O3 + 2 NaOH
2 NaAlO2 (aq) + H2O
Eliminazione delle impurità insolubili
3. Idrolisi dell’alluminato ottenuto
AlO2- + 2 H2O
Al(OH)3(s) + OH-
4. Calcinazione
T = 1200°C per l’ottenimento di corindone (99-99.5% purezza)
Riciclo dell’alluminio
Elettrolisi della Al2O3
In bagno di criolite (Na3AlF6) fusa (Tf 1000°C): la cella lavora a 950°C
(-) CATODO:
Al3+ + 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:
O2-
O atomico + 2 e-
e successivamente:
O+C
CO2
CO2 + 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.
http://www.cobat.it/cobatper_scuola-pila.htm
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.
http://www.cobat.it/comunicazione_batterie.asp
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
http://www.cobat.it/comunicazione_batterie.asp
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:
http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm
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.
http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm
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.
http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm
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.
http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm
Danni per l’ambiente
http://www.cobat.it/comunicazione_finevita.asp
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.
http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp
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.
http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp
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.
http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp
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.
http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp
Riciclo del Piombo
http://www.cobat.it/cobat_com/com_all/newsletter03_1.pdf
Ciclo di riciclo
http://www.cobat.it
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.
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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.
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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.
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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.
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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
http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp
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
http://www.cobat.it/cobatper_scuolabatteria.htm
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 alcalinomanganese, 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.