IT202100004895A1 - Procedimento per la produzione di prodotti metallici - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"PROCEDIMENTO PER LA PRODUZIONE DI PRODOTTI METALLICI"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un procedimento di produzione di un prodotto polimerico che pu?, in particolare, essere impiegato come sostitutivo di fonti fossili, ad esempio ma non limitativamente in ambito sidemrgico. Ad esempio, un possibile utilizzo del prodotto polimerico qui descritto pu? essere in un procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, mediante forno ad arco elettrico (EAF), oppure altoforno (BF) oppure processi di riduzione diretta (DRP), come materiale polimerico in almeno parziale sostituzione del combustibile previsto nel preriscaldo e fusione del materiale ferroso e/o in almeno parziale sostituzione delle fonti di carbonio utilizzate per l affinamento del materiale metallico fuso.
STATO DELLA TECNICA
? noto che il mercato attualmente manifesta un crescente fabbisogno di fonti energetiche e di principi chimici derivanti dall?impiego di combustibili fossili. Ad esempio, in ambito siderurgico esiste un elevato fabbisogno di fonti fossili, impiegate sia come fonti energetiche, ad esempio per generare calore, che come fonti di sostanze chimiche, ad esempio per generare gli agenti riducenti necessari alla produzione di prodotti metallici ferrosi e non ferrosi, quali alluminio, rame o altro.
Ad esempio, ? noto l?uso di PCI (Pulverized Coal Injected), MET coke, GPC (Green Petroleum Coke) per i suddetti scopi.
E noto che esiste una crescente necessit? di ridurre i consumi di fonti fossili, sia a causa del loro progressivo esaurimento, che a causa dei costi e dell?elevato impatto ambientale legati all?estrazione, trasporto, raffinazione, lavorazione, combustione.
Inoltre, tali fonti fossili risultano sempre meno impiegabili in una prospettiva di sviluppo sostenibile ed economia circolare.
Per questi ed altri motivi ? nota la crescente necessit? di una nuova generazione di combustibili, che combinino alte efficienze energetiche con un basso impatto ambientale.
In tale scenario ? noto l?utilizzo di prodotti polimerici, ad esempio provenienti dalla raccolta separata di rifiuti da imballaggi in plastica urbani e speciali, in almeno parziale sostituzione delle tradizionali fonti fossili.
L?impiego di tali prodotti polimerici, in particolare ad esempio in ambito siderurgico, presenta vantaggi legati ad una immediata e diffusa disponibilit?, facilit? di impiego, contribuisce allo smaltimento e/o al riciclaggio di materiali plastici altrimenti destinati a discariche e/o termovalorizzazione, e contribuisce a creare un?economia circolare.
Tale impiego svolge quindi un doppio effetto di riduzione dell? inquinamento: riutilizzare materiali plastici di scarto invece di incenerirli e/o accumularli in discarica, e ridurre la necessit? di impiegare fonti fossili.
Risulta quindi necessario sviluppare dei procedimenti di produzione di prodotti polimerici che ne incoraggino l?uso, abbattendone i costi di produzione, migliorandone la qualit?.
? uno scopo del presente trovato quello di sviluppare un procedimento di produzione di un prodotto polimerico, a partire da materiale plastico ad esempio di scarto, che possa essere rimesso in circolazione sul mercato per impieghi specifici, ad esempio in ambito siderurgico.
Uno scopo del presente trovato ? quello di fornire un procedimento per la produzione di un prodotto polimerico che possa sostituire, almeno parzialmente, fonti fossili in processi per applicazioni siderurgiche.
Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un procedimento che sia economico, in modo tale da abbattere i costi legati alla produzione di materie plastiche riciclate, farle diventare pi? vantaggiose rispetto all?uso di fonti fossili.
? uno scopo del presente trovato sviluppare un procedimento di produzione di un prodotto polimerico che favorisca lo sviluppo di un meccanismo virtuoso che contribuisca alla progressiva sostituzione delle fonti fossili ed alla creazione di un?economia circolare.
Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un procedimento che sia semplice da realizzare, economico e che consenta di trattare, velocemente ed agevolmente, grandi quantit? di materiale polimerico, ad esempio, derivante dalla raccolta di rifiuti da imballaggi urbani e speciali.
Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un procedimento che sia efficiente, riducendo al minimo le perdite di materiale plastico nelle fasi di lavorazione.
Un ulteriore scopo del presente trovato ? quello di fornire un procedimento che consenta di integrarsi con diversi cicli di produzione e riciclaggio di materie plastiche, ad esempio riutilizzando gli scarti di lavorazione.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.
In accordo con i suddetti scopi il presente trovato si riferisce ad un procedimento per la produzione di un prodotto polimerico a partire da una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico, che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti.
Il procedimento del presente trovato comprende:
- frammentazione in pezzatura desiderata di una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico, ottenendo un materiale frammentato della pezzatura desiderata;
- sottoporre il materiale frammentato a plastificazione, ottenendo un materiale densificato;
- sottoporre il materiale densificato a raffreddamento, ottenendo un materiale densificato e raffreddato che costituisce detto prodotto polimerico.
Secondo una possibile variante, il raffreddamento pu? includere un?operazione di quenching.
In una possibile variante, il quenching, ad esempio prevede che il materiale densificato caldo venga miscelato con un additivo plastico ausiliario avente un contenuto di umidit? tale da essere efficace per il quenching.
Secondo un?altra variante, il quenching pu? prevedere l?utilizzo di aria e/o acqua di raffreddamento del materiale densificato.
Secondo ulteriori forme di realizzazione, il procedimento, dopo il raffreddamento, pu? prevedere di frammentare in pezzatura desiderata il prodotto polimerico ottenuto.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico pu? comprendere polietilene (PE) e/o polipropilene (PP) e/o polietilene ad alta densit? (HDPE) e/o polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro miscele.
In ancora ulteriori forme di realizzazione, il prodotto polimerico pu? comprendere elastomeri, come a titolo esemplificativo gomma naturale (NR) oppure gomma stirene-butadiene (SBR).
Vantaggiosamente, il prodotto polimerico del presente trovato pu? essere impiegato in ambito siderurgico in almeno parziale sostituzione delle fonti fossili, come combustibile e/o come fonte di carbonio.
In forme di realizzazione, la miscela eterogenea primaria pu? comprendere materie vergini e/o di scarto e/o rifiuti plastici.
Tale caratteristica consente di ottenere un procedimento che permette di lavorare materiali plastici di scarto o rifiuti plastici, rimettendoli nuovamente in circolazione sul mercato per impieghi specifici, ad esempio in ambito siderurgico, e favorendo lo sviluppo di un meccanismo virtuoso che contribuisca alla creazione di un?economia circolare.
In forme di realizzazione, l?additivo plastico ausiliario utilizzabile ad esempio nelle implementazioni che prevedono il quenching pu? comprendere almeno in parte quantitativi di materiale affondante proveniente da operazioni di flottazione in acqua di materiale plastico, ad esempio impiegate nell?ambito della depurazione delle acque.
Vantaggiosamente, il procedimento del presente trovato pu? integrarsi con diversi cicli di produzione e riciclaggio di materie plastiche, o anche con altri procedimenti di trattamento di rifiuti.
Secondo un ulteriore aspetto del presente trovato, il materiale frammentato pu? essere miscelato, prima della plastificazione, con un materiale corpuscolare di dimensioni e pezzatura inferiori a quelle del materiale frammentato.
Tale caratteristica consente di ottimizzare il processo di plastificazione, in quanto riduce la presenza di vuoto nel materiale frammentato e nel plastificatore.
DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE
Si far? ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un?ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali modifiche e varianti.
Prima di descrivere le forme di realizzazione, si chiarisce, inoltre, che la presente descrizione pu? prevedere altre forme di realizzazione ed essere realizzata o messa in pratica in altri svariati modi. Inoltre, si chiarisce che la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini descrittivi e non deve essere considerata come limitante.
La Richiedente ha sviluppato un procedimento di produzione di un prodotto polimerico, che pu? essere impiegato in ambito siderurgico, preferenzialmente ma non limitativamente, in almeno parziale sostituzione di fonti fossili.
Il procedimento in accordo con la presente descrizione prevede di produrre un prodotto polimerico a partire da una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico. Tale procedimento comprende:
- frammentazione in pezzatura desiderata di una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico, ottenendo un materiale frammentato della pezzatura desiderata;
- sottoporre il materiale frammentato a plastificazione, ottenendo un materiale densificato;
- sottoporre il materiale densificato a raffreddamento, ottenendo un materiale densificato e raffreddato che costituisce il prodotto polimerico.
Secondo ulteriori forme di realizzazione, il procedimento, dopo il raffreddamento, pu? prevedere di frammentare in pezzatura desiderata il prodotto polimerico.
In altre forme di realizzative, invece, il procedimento non prevede l?ulteriore frammentazione dopo il raffreddamento ed il prodotto polimerico viene fornito e reso disponibile per le applicazioni necessitate nella forma e dimensioni ottenute a valle di plastificazione e raffreddamento.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico ottenibile mediante il presente trovato pu? essere vantaggiosamente impiegato come combustibile, ad esempio in processi di realizzazione di prodotti metallici che, in particolare, prevedono lavorazioni ad alte temperature, ad esempio raggiunte mediante bruciatori, lance, fornaci.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico ottenibile mediante il presente trovato pu? essere vantaggiosamente impiegato come fonte di carbonio, ad esempio per generare agenti riducenti, come monossido di carbonio o syngas, in processi di produzione di prodotti metallici.
In forme di realizzazione il prodotto polimerico ottenibile secondo il presente trovato pu? presentare forme e/o dimensioni differenti, secondo le necessit?; ad esempio il prodotto polimerico pu? essere formato come sfere, pellet o granuli di diametro variabile, o anche in forme cilindriche, discoidali o allungate, scaglie, agglomerato, chips, oppure essere in polvere, oppure ancora altre forme desiderate.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico ottenibile secondo il presente trovato pu? essere ottenuto macinato, sminuzzato o polverizzato finemente, ad esempio per essere prelevato e movimentato da flussi d?aria e/o gas ad alta pressione o alta velocit?.
In forme di realizzazione il prodotto polimerico pu? essere un prodotto polimerico plastico.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico pu? includere una frazione polimerica, che ad esempio pu? essere presente in percentuale superiore al 50%, preferibilmente superiore al 65%, ancor pi? preferibilmente superiore all? 80% in peso sul campione secco, ed una frazione non polimerica in percentuale complementare.
In forme di realizzazione, il procedimento qui descritto pu? prevedere, prima della plastificazione, un? additi vazione, a detto materiale frammentato, di un quantitativo inferiore al 50%, preferibilmente inferiore al 35%, ancor pi? preferibilmente inferiore al 20% sul peso a secco di un composto a matrice ferrosa, che ad esempio pu? essere costituito prevalentemente da ossidi di ferro in pezzatura fine variabile dai 0 ai 5mm, finalizzato al rendere efficiente il processo di iniezione attraverso sistemi pneumatici per le applicazioni nel settore siderurgico.
In forme di realizzazione, la frazione polimerica comprende polietilene (PE) e/o polipropilene (PP) e/o polietilene ad alta densit? (HDPE) e/o polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro miscele.
In ancora ulteriori forme di realizzazione, il prodotto polimerico pu? comprendere elastomeri, come a titolo esemplificativo gomma naturale (NR) oppure gomma stirene-butadiene (SBR).
In possibili forme di realizzazione, il prodotto polimerico ottenibile secondo il presente trovato pu? comprendere un contenuto di Cloro non superiore al 3,5%, preferenzialmente non superiore al 2%, ancor pi? preferenzialmente non superiore all? 1 %, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15408. In ancora ulteriori forme di realizzazione, il prodotto polimerico del presente trovato pu? presentare un potere calorifico non inferiore a 20 MJ/Kg, in particolare non inferiore a 30 MJ/Kg, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15400.
In ulteriori possibili forme di realizzazione, il prodotto polimerico del presente trovato pu? presentare una densit? che, espressa come massa volumica apparente (bulk density), pu? essere superiore a 200 Kg/m<3>, in particolare superiore a 250 Kg/m<3>, ancora pi? in particolare superiore a 300 Kg/m<3>, misurata in accordo con la norma UNI EN ISO 61.
In forme di realizzazione, il procedimento di produzione qui descritto prevede di fornire inizialmente una miscela eterogenea primaria di materiali da lavorare, comprendente materiale polimerico.
Tale miscela eterogenea primaria pu? essere eterogenea come forme, composizione, densit?, consistenza e provenienza dei materiali che la compongono.
In forme di realizzazione, la miscela eterogenea primaria pu? comprendere materie plastiche, sia rifiuti di plastiche miste, sia plastiche miste recuperate, sia materiali vergini, ovvero non di scarto, riciclo o rifiuto.
In forme di realizzazione, le materie plastiche possono comprendere rifiuti urbani e/o speciali, di tipologia eterogenea ed eventualmente ad alto contenuto plastico, ad esempio imballaggi, oggetti plastici monouso, rifiuti plastici in generale.
In forme di realizzazione, le materie plastiche possono provenire da impianti di selezione, smaltimento e/o riciclaggio dei rifiuti in cui sono state preventivamente raccolte e sottoposte a una o pi? operazioni di recupero.
Ad esempio, una tipica separazione che avviene in tali impianti separa polimeri vantaggiosamente riciclabili, ad esempio perch? si prestano ad essere nuovamente fusi e lavorati per produrre semilavorati e/o prodotti finiti, e polimeri plastici non riciclabili riutilizzabili, ad esempio perch? non riconducibili ad un'unica famiglia di polimeri.
L?applicabilit? del procedimento di produzione non risulta limitata dal fatto che la miscela eterogenea primaria comprenda rifiuti di plastiche miste di scarto, in quanto possono essere lavorate anche materie plastiche vergini e/o omogenee.
Inoltre, l?applicabilit? del procedimento del presente trovato non risulta limitata dal fatto che la miscela eterogenea primaria comprenda unicamente materie plastiche, in quanto possono essere presenti anche altre tipologie di materiali.
Nella miscela eterogenea primaria ? quindi possibile individuare una frazione plastica, sostanzialmente comprendente materie plastiche, ed una frazione non plastica.
La frazione plastica pu? comprendere polimeri, polimeri termoplastici, polimeri termoindurenti, elastomeri, poliolefine, o loro miscele, o altro tipo di loro combinazioni.
La frazione plastica pu? comprendere Polietilene (PE), Polipropilene (PP), Polietilentereftalato (PET), Polietil ad alta densit? (HDPE), Polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro miscele, o altro tipo di loro combinazioni.
La frazione plastica pu? inoltre comprendere gomma stirene butadiene (styrene butadiene rubber, SBR), gomma naturale (natural rubber, NR), o loro miscele o altro tipo di loro combinazioni.
La frazione non plastica della miscela eterogenea primaria pu? comprendere materiali non strettamente necessari per la produzione del prodotto polimerico, come ad esempio materiali inerti, metallici, cellulosici, cartacei, vetrosi, silicatici, tessili, o anche altre tipologie di materiali.
La frazione non plastica della miscela eterogenea primaria pu? inoltre comprendere sostanze idonee a fornire caratteristiche aggiuntive al prodotto polimerico, in maniera tale da migliorarne o ampliarne l?applicabilit? d?uso.
Preferenzialmente ma non limitativamente, la frazione plastica della miscela eterogenea primaria ? maggiore rispetto alla frazione non plastica. In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato prevede che la miscela eterogenea primaria venga frammentata, ad esempio triturata da un trituratore, una aprisacche, oppure macinata o utilizzando un altro dispositivo di frammentazione, ottenendo cos? un materiale frammentato, di pezzatura desiderata, anche detto, in gergo, foglia.
Tale operazione di frammentazione pu? essere impostata in modo tale da fornire materiale frammentato con pezzatura il pi? omogenea possibile, per ottimizzare le lavorazioni successive, come ad esempio l?estrusione. In forme di realizzazione, il materiale frammentato pu? essere sottoposto ad una selezione primaria meccanica, atta a rimuovere almeno in parte eventuali componenti indesiderati presenti nella miscela polimerica.
Tali componenti indesiderati possono comprendere materiali non idonei o poco idonei ad essere processati per plastificazione, ad esempio perch? presentano una temperatura di fusione maggiore della temperatura di lavoro del plastificatore, come ad esempio materiale metallico.
Inoltre, tali componenti indesiderati possono comprendere polimeri non poliolefinici e/o termoindurenti, che possono decomporsi o carbonizzarsi alle temperature di lavoro del plastificatore, rendendo meno efficiente il procedimento .
Tali componenti indesiderati possono comprendere inoltre componenti non plastici, incompatibili con il materiale plastico.
In forme di realizzazione, la suddetta selezione primaria pu? ad esempio comprendere operazioni di deferrizzazione, mirate a rimuovere materiale metallico e/o ferromagnetico e/o ferroso.
In forme di realizzazione, tale selezione primaria pu? inoltre comprendere operazioni di separazione aeraulica, mirate a separare diverse componenti del materiale triturato sulla base del peso.
In forme di realizzazione, la selezione primaria pu? essere eseguita mediante tecniche che non implicano l?uso di acqua.
Tale caratteristica consente di mantenere basso il contenuto di umidit? o di acqua presente nel prodotto polimerico finale.
Vantaggiosamente, questo consente di impiegare il prodotto polimerico finale in applicazioni per cui ? richiesto un contenuto controllato di acqua, come ad esempio quelle in ambito siderurgico.
In forme di realizzazione, il materiale frammentato, eventualmente privato di alcune componenti mediante le operazioni di separazione primaria, pu? essere stoccato per un uso successivo.
Il procedimento del presente trovato comprende inoltre un?operazione di plastificazione, o densificazione, in cui il materiale frammentato viene processato per ottenere un materiale densif?cato.
Con il termine ?plastificazione? o derivati, come ?plastificatore? o ?plastificato?, si intende un processo attraverso il quale si porta al punto di fusione la frazione polimerica della miscela eterogenea primaria, o anche solo parte di essa, affinch? venga addensata ed omogeneizzata, ad esempio per effetto termico di riscaldamento e per effetto di attrito dovuto a sfregamento. Qui e nel seguito, si potr? utilizzare in modo equivalente anche il termine ?densificazione?, o derivati, come ?densif?catore? o ?densif?cato?, oppure il termine ?agglomerazione?, o derivati, come ?agglomerato? ed ?agglomeratore? in sostituzione di ?plastificazione? o suoi derivati, come ?plastificatore? o ?plastificato?.
In forme di realizzazione, tale operazione di plastificazione pu? essere eseguita impiegando un estrusore, eventualmente un estrusore bivite. In forme di realizzazione, tale operazione pu? essere eseguita ad esempio alimentando il materiale frammentato mediante una tramoggia nel plastificatore, ad esempio nell?estrusore, che pu? lavorare in un intervallo di temperatura variabile, idoneo a fondere i materiali che compongono il materiale frammentato.
Il materiale densif?cato pu? essere direttamente tagliato o sezionato a misura in uscita dal plastificatore, ad esempio mediante una cesoia, per ottenere materiale densificato di forme e dimensioni variabili, in funzione di una sezione d?uscita del plastificatore e della cadenza di taglio.
In forme di realizzazione il procedimento del presente trovato pu? inoltre prevedere una fase di raffreddamento, anche parziale, del materiale densificato, nelle forme e dimensioni rese disponibili a valle del plastificatore, ad esempio sotto forma di lingotti o altre forme idonee.
Il materiale densificato e raffreddato costituisce essenzialmente il prodotto polimerico del presente trovato, che pu? essere inoltre sottoposto alle ulteriori operazioni descritte nel seguito.
Secondo possibili forme di realizzazione, il raffreddamento pu? includere un?operazione di quenching del materiale densificato.
In una possibile variante, ad esempio, il quenching viene effettuato miscelando il materiale densificato caldo con un additivo plastico ausiliario avente un contenuto di umidit? tale da essere efficace per il quenching.
Secondo un?altra variante, il quenching pu? prevedere l?utilizzo di aria e/o acqua di raffreddamento del materiale densificato.
Ad esempio, in forme di realizzazione, il raffreddamento del materiale densificato pu? essere eseguito movimentando il materiale densificato, caldo, appena plastificato in ambienti mantenuti a temperatura inferiore, ad esempio mediante nastri di raffreddamento.
Tale operazione pu? in alcuni casi prevedere l?azione di getti d?aria fredda per favorire lo scambio termico fra il materiale densificato e l?ambiente circostante.
In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato pu? prevedere, dopo il raffreddamento, la frammentazione del prodotto polimerico in un apposito dispositivo di frammentazione. Ad esempio, la frammentazione pu? essere una macinazione, che pu? tipicamente essere effettuata mediante un mulino.
Il prodotto polimerico pu? quindi essere frammentato in pezzatura desiderata, per ottenere un prodotto polimerico in forma frammentata desiderata, ad esempio in forma di granuli, grani, particelle o simili forme frammentate, nel seguito chiamate esemplificativamente granuli.
In forme di realizzazione, i granuli di prodotto polimerico possono avere pezzatura compresa fra 0.01mm e 300mm.
In possibili implementazioni, i granuli di prodotto polimerico possono avere pezzatura compresa fra 0.01mm e 3mm. Ad esempio, i granuli con questa pezzatura possono essere utilizzati per l' insufflazione.
In altre possibili implementazioni, i granuli di prodotto polimerico possono avere pezzatura compresa fra 3mm e 10mm. Ad esempio, anche i granuli con questa pezzatura possono essere utilizzati per l' insufflazione.
In ancora altre possibili implementazioni, i granuli di prodotto polimerico possono avere pezzatura compresa fra 10mm e 300mm. Ad esempio, i granuli con quest? altra pezzatura possono essere utilizzati per il caricamento, ad esempio in cesta o tramoggia.
In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato prevede il vaglio del prodotto polimerico frammentato, ad esempio in granuli,, in modo da ottenere un prodotto polimerico di pezzatura uniforme.
In forme di realizzazione, il prodotto polimerico pu? essere stoccato in una camera di stoccaggio, o in una fossa, in cui viene mantenuto a contatto con l?aria circostante.
Lo stoccaggio in fossa risulta vantaggioso, ad esempio rispetto a stoccaggio in silo, in quanto favorisce ulteriormente lo scambio termico e il raffreddamento del prodotto polimerico a contatto con l?aria.
In forme di realizzazione, il procedimento del presente trovato pu? prevedere la miscelazione del materiale frammentato con un materiale corpuscolare, prima di effettuare la plastificazione.
Tale miscelazione pu? avvenire dopo la frammentazione, dopo la selezione primaria o contestualmente alla fase di stoccaggio del materiale frammentato.
In forme di realizzazione, il materiale corpuscolare pu? presentare dimensioni e pezzatura fini, o comunque inferiori a quella del materiale frammentato.
Vantaggiosamente, tale caratteristica consente di migliorare l?efficienza del procedimento di plastificazione, poich? si riducono i volumi vuoti del materiale frammentato. Ad esempio, nel caso si utilizzi un estrusore bi-vite per la plastificazione, vantaggiosamente si riducono i volumi vuoti compresi tra un principio e l?altro dell? estrusore bi-vite.
In forme di realizzazione, il materiale corpuscolare pu? comprendere granuli di prodotto polimerico scartati, ad esempio a valle di operazioni di separazione di acque di processo.
In particolare, il materiale corpuscolare pu? comprendere una parte di materiale di dimensioni nominali inferiori a 20mm ed un?altra parte di materiale di dimensioni nominali inferiori a 3mm.
In forme di realizzazione, tale materiale corpuscolare pu? provenire da altri processi di trattamento di rifiuti, o da scarti di materiale plastico derivanti da altri cicli produttivi.
In forme di realizzazione, il materiale corpuscolare pu? comprendere scarti provenienti da cicli produttivi di lavorazione della plastica.
In altre forme di realizzazione, il materiale corpuscolare pu? provenire da operazioni di trattamento delle acque.
In tali operazioni, tipicamente, acque contenenti materiale plastico vengono filtrate per rimuovere il materiale corpuscolare sulla base delle dimensioni, pezzatura, peso, densit?.
Ad esempio, tali operazioni possono essere eseguite facendo passare un flusso d?acqua attraverso un filtro comprendente due membrane discoidali poste in corotazione reciproca. L?acqua incanalata fra le due membrane fluisce verso all?esterno del filtro, lasciando all? interno un materiale corpuscolare di diametro superiore alle dimensioni delle maglie del filtro.
Sono inoltre possibili molti altri modi per ottenere il materiale corpuscolare.
In base al tipo di componenti compresi nelle acque da depurare, o nel materiale di scarto da vagliare, il materiale corpuscolare pu? comprendere cellulosa, materiale cartaceo, vetro fine, frammenti sminuzzati di poliolefine o di altri polimeri, materiale legnoso, materiale tessile, materiali inerti, o altro.
Vantaggiosamente, l?eventuale presenza di frammenti sminuzzati di poliolefine o di altri polimeri, contribuisce ad aumentare il potere calorifico del prodotto polimerico finale, mi l' efficienza per eventuali impieghi come combustibile.
Vantaggiosamente, la densit? e la compattezza del prodotto polimerico finale possono essere regolate dalla quantit? di eventuali frammenti sminuzzati di altri materiali inerti presenti nel materiale corpuscolare. Tali frammenti infatti possono comportarsi, in fase di estrusione, come un materiale inerte, che viene tenuto insieme da un materiale legante in questo caso ottenuto mediante fusione delle plastiche poliolefiniche.
Queste ed altre caratteristiche consentono quindi al procedimento del presente trovato di essere flessibile, e di poter essere impiegato anche in maniera integrata rispetto ad altri procedimenti, o cicli produttivi di materie plastiche.
Inoltre, tali caratteristiche consentono di rendere il procedimento del presente trovato pi? efficiente ai fini dello smaltimento, riciclaggio e riutilizzo di materiali di scarto, in quanto possono essere trattati materiali di diversa tipologia e provenienza.
E inoltre possibile, prima della fase di plastificazione, additivare il materiale frammentato con uno o pi? additivi, ad esempio materiali idonei a conferire densit?, composizione, propriet? meccaniche e/o funzionalit? specifiche al prodotto polimerico finale.
Ad esempio, ? possibile additivare un composto a matrice ferrosa, che pu? essere costituito da inerti, che possa adattarsi alle applicazioni siderurgiche.
In possibili implementazioni, si pu? prevedere un?additivazione a detto materiale frammentato, prima della fase di plastificazione, di un quantitativo inferiore al 50%, preferibilmente inferiore al 35%, ancor pi? preferibilmente inferiore al 20% sul peso a secco, di un composto a matrice ferrosa. Ad esempio, tale composto a matrice ferrosa pu? essere costituito prevalentemente da ossidi di ferro in pezzatura fine variabile dai 0 ai 5mm. Un altro esempio di possibili additivi aggiunti prima della plastificazione sono additivi contenenti essiccanti o in generale agenti di controllo o riduzione dell?umidit?.
Tali additivi, ad esempio a matrice ferrosa e/o contenenti essiccanti o agenti di controllo o riduzione dell? umidit?, possono anche essere aggiunti in combinazione tra loro nelle forme di realizzazione qui descritte.
Nelle forme di realizzazione del presente trovato che prevedono il quenching per effettuare il raffreddamento, il materiale densificato pu? essere miscelato con un additivo plastico ausiliario, avente temperatura inferiore, al fine di raffreddarlo rapidamente, stabilizzandone la struttura chimica. Come indicato sopra, altri possibili esempi prevedono un quenching in aria e/o acqua.
Il quenching secondo le possibili varianti qui descritte pu? essere vantaggiosamente eseguito a monte della frammentazione del materiale densificato, ove tale operazione sia prevista e necessitata dalla desiderata forma e dimensione del prodotto polimerico, in modo tale da evitare che corpi, ad esempio lingotti, di materiale densificato, ancora caldi, possano conglomerarsi fra loro, rendendo problematiche le successive fasi di lavorazione del materiale.
In forme di realizzazione, nelle varianti di quenching mediante il suddetto additivo plastico ausiliario, possono essere previste operazioni di movimentazione del materiale densificato, esempio in forma di lingotti, che viene mantenuto in agitazione, ad esempio mediante pale rotanti, per favorire lo scambio termico all? interno del materiale densificato, fra il materiale densificato e l?ambiente circostante e fra il materiale densificato e l?additivo plastico ausiliario.
In forme di realizzazione, il quenching pu? comprendere inoltre operazioni di insufflazione di aria, o altri gas, all? interno della miscela di materiale densificato e additivo plastico ausiliario.
Essendo il quenching previsto a monte della frammentazione del materiale densificato, dove prevista tale operazione, una pezzatura dell? additivo plastico ausiliario eterogenea, ed eventualmente diversa dalla pezzatura del materiale densificato, non rappresenta un problema o un limite all?utilizzo dell?additivo plastico ausiliario.
In forme di realizzazione, l?additivo plastico ausiliario pu? presentare caratteristiche di composizione e densit? simili a quelle del materiale densificato, ma temperatura inferiore.
In alcune forme di realizzazione, l?additivo plastico ausiliario pu? comprendere prodotto finale freddo precedentemente ottenuto mediante forme di realizzazione del procedimento qui descritto.
In forme di realizzazione alternative, l?additivo plastico ausiliario pu? provenire da altre operazioni associate al trattamento dei materiali da processi produttivi non del tutto dissimili.
Ad esempio, l?additivo plastico ausiliario pu? provenire da processi che prevedono una selezione di materie plastiche mediante operazioni di flottazione.
In tali operazioni, tipicamente, vari componenti d? una sospensione comprendente materie plastiche vengono separati sulla base delle loro caratteristiche fisiche, quali peso, densit?, porosit?, igroscopicit? e/o assorbimento di acqua e/o di gas in generale.
Tali operazioni vengono tipicamente eseguite mediante vasche di flottazione, o celle di flottazione.
In alcune possibili varianti realizzative, tali operazioni possono inoltre comprendere l' insufflazione di gas all? interno del liquido, in modo tale che i componenti solidi che hanno maggiore affinit? con il gas vengono portati in superficie (materiale flottante), mentre i componenti pi? pesanti, o che hanno maggiore affinit? con il liquido, precipitano verso il fondo vasca (materiale affondante).
Quando tali operazioni vengono effettuate contestualmente a processi di produzione, riciclo o separazione di materie plastiche, il materiale affondante pu? comprendere materiali plastici compatibili ed analoghi con il prodotto polimerico del presente trovato.
In forme di realizzazione, i materiali affondanti possono essere impiegati come additivo plastico ausiliario nelle operazioni di quenching del materiale densificato.
In forme di realizzazione, l?additivo plastico ausiliario pu? presentare un contenuto di umidit? controllato, tale da essere efficace per il quenching.
Eventualmente, il contenuto d?acqua pu? essere regolato mediante operazioni di asciugatura per non eccedere eventuali limiti e normative previste nelle procedure in cui il prodotto polimerico finale viene impiegato.
In forme di realizzazione l?additivo plastico ausiliario si presenta come un materiale plastico ad elevata densit?, comprendente ad esempio una frazione stirenica e/o polivinilcloruro (PVC) e/o polietilentereftalato (PET), e/o polietilene ad alta densit? (HDPE) o loro miscele, o altro tipo di loro combinazioni.
In forme di realizzazione, l?additivo plastico ausiliario presenta una densit? maggiore rispetto alla densit? dell?acqua.
Vantaggiosamente, l?additivo plastico ausiliario cos? ottenuto, quando viene miscelato con il materiale densificato, ne previene la conglomerazione, limitando o bloccando del tutto eventuali reazioni di fusione che possono avvenire sulle superfici calde.
Tale caratteristica consente di limitare, o evitare del tutto la conglomerazione del materiale densificato.
Vantaggiosamente, il contenuto di umidit? controllato contribuisce a ridurre la temperatura del materiale densificato, favorendo lo scambio termico anche grazie ad eventuali processi di evaporazione.
Inoltre, quando l?acqua presente nell?additivo plastico ausiliario viene a contatto con il materiale densificato caldo, essa pu? favorire la cristallizzazione superficiale aumentandone la trasportabilit? pneumatica e l?efficienza di utilizzo.
Tale caratteristica risulta vantaggiosa nei casi in cui il prodotto polimerico necessita di venir immesso mediante bruciatori o lance in apparati per la produzione di prodotti metallici, come ad esempio forni ad arco elettrico.
? chiaro che al procedimento fin qui descritto possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di fasi, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.
? anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di procedimento, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rirntranti nell?ambito di protezione da esse definito.
Claims (15)
1. Procedimento per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, in particolare mediante forno ad arco elettrico (EAF), oppure altoforno (BF) oppure processi di riduzione diretta (DRP), in cui viene utilizzato un prodotto polimerico ottenuto mediante:
- frammentare in pezzatura desiderata una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico, ottenendo un materiale frammentato della pezzatura desiderata;
- sottoporre detto materiale frammentato a plastificazione, ottenendo un materiale densificato;
- sottoporre detto materiale densificato a raffreddamento, ottenendo cos? un materiale densificato e raffreddato che costituisce detto prodotto polimerico;
in cui detto procedimento per la produzione di prodotti metallici prevede che detto prodotto polimerico sia in almeno parziale sostituzione del combustibile previsto nel preriscaldo e fusione del materiale ferroso e/o in almeno parziale sostituzione di fonti di carbonio utilizzate per l?affinamento del materiale metallico fuso.
2. Procedimento come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto raffreddamento include un?operazione di quenching.
3. Procedimento come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto quenching prevede che il materiale densificato caldo viene miscelato con un additivo plastico ausiliario avente un contenuto di umidit? tale da essere efficace per il quenching.
4. Procedimento come nella rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l?additivo plastico ausiliario comprende una frazione stirenica e/o polivinilcloruro (PVC) e/o polietilentereftalato (PET), e/o polietilene ad alta densit? (HDPE), o loro miscele.
5. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detto quenching prevede l?utilizzo di aria e/o acqua di raffreddamento.
6. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detta miscela eterogenea primaria comprende materie vergini e/o di scarto e/o rifiuti plastici.
7. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico ottenuto presenta un potere calorifico non inferiore a 20MJ/Kg, in particolare non inferiore a 30 MJ/Kg, riferito al campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15400.
8. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico ottenuto comprende un contenuto di Cloro non superiore al 3,5% in peso sul campione secco dopo 4 ore di essiccazione a 105?C, in accordo con la norma UNI EN 15408.
9. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico ? formato come sfere, pellet o granuli di diametro variabile, o anche in forme cilindriche, discoidali o allungate, scaglie, agglomerato, chips, oppure essere in polvere.
10. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico include una frazione polimerica, presente in percentuale superiore al 50%, preferibilmente superiore al 65%, ancor pi? preferibilmente superiore all? 80% in peso sul campione secco, ed una frazione non polimerica in percentuale complementare.
11. Procedimento come nella rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che la frazione polimerica comprende polietilene (PE) e/o polipropilene (PP) e/o polietilene ad alta densit? (HDPE) e/o polietilene a bassa densit? (LDPE), o loro miscele.
12. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il prodotto polimerico comprende elastomeri, come gomma naturale (NR) oppure gomma stirene-butadiene (SBR).
13. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico presenta una densit? che, espressa come massa volumica apparente, ? superiore a 200 Kg/m<3>, in particolare superiore a 250 Kg/m<3>, ancora pi? in particolare superiore a 300 Kg/m<3>, misurata in accordo con la norma UNI EN ISO 61.
14. Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto prodotto polimerico ? in forma di granuli aventi pezzatura fra 0.01mm e 300mm, in particolare fra O.Olmm e 3mm, oppure fra 3mm e 10mm oppure fra 10mm e 300mm.
15. Uso di un prodotto polimerico ottenuto mediante:
- frammentare in pezzatura desiderata una miscela eterogenea primaria comprendente materiale polimerico, ottenendo un materiale frammentato della pezzatura desiderata;
- sottoporre detto materiale frammentato a plastificazione, ottenendo un materiale densificato;
- sottoporre detto materiale densificato a raffreddamento, ottenendo cos? un materiale densificato e raffreddato che costituisce detto prodotto polimerico;
per la produzione di prodotti metallici a partire da materiale ferroso, in particolare mediante forno ad arco elettrico (EAF), oppure altoforno (BF) oppure processi di riduzione diretta (DRP), in cui detto prodotto polimerico ? in almeno parziale sostituzione del combustibile previsto nel preriscaldo e fusione del materiale ferroso e/o in almeno parziale sostituzione di fonti di carbonio utilizzate per l?affinamento del materiale metallico fuso.
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