ITMI20130366A1 - Processo per il recupero di materie prime. - Google Patents

Description

TITOLO: “PROCESSO PER IL RECUPERO DI MATERIE PRIMEâ€

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un procedimento per il recupero di materie prima da RPA ed un impianto per detto procedimento.

Lo smaltimento delle pile e degli accumulatori di carica usati e/o non riutilizzabili (materiali generalmente indicati come “rifiuti pile accumulatori†o “RPA†) à ̈ un importante problema ambientale e rappresenta una notevole opportunità di recupero di materie prime. In Italia, la raccolta, il trattamento, il riciclaggio e lo smaltimento dei rifiuti di pile e di accumulatori, al fine di promuoverne un elevato livello di raccolta e di riciclaggio sono regolamentati con riferimento alla Direttiva Europea 2006/66/CE e successive modifiche ed integrazioni recepita nell’ordinamento italiano con D.Lgs. 188/08 e CE e successive modifiche ed integrazioni, il quale ne impone l’avvio alle operazioni di recupero/riciclaggio per una migliore efficienza ambientale.

Le tipologie di pile ed accumulatori comprendono le pile o accumulatori portatili, cioà ̈ quelli sigillati che una persona normale potrebbe trasportare a mano senza difficoltà, diversi dalle batterie, gli accumulatori per autoveicoli e le pile o accumulatori industriali, secondo le definizioni della stessa Direttiva Europea 2006/66/CE e normativa collegata.

Dal punto di visto chimico, come esempi non limitanti, gli RPA comprendono rifiuti provenienti da·pile alcaline, Zinco Carbone, Zn-aria (ovvero tutte quelle a tecnologia Zinco-Manganese), accumulatori Ni-Cd industriali e non, accumulatori a tecnologia Nichel-Idruro (Ni-Mh) industriali e non, accumulatori Litio Ione industriali e non, accumulatori e pile Litio primario (tutti i tipi: Litio Ferro Fosfato es.), accumulatori NaNi, o Nichel Sodio, accumulatori Sodio Zolfo.

Le norme vigenti fino al 2013 impongono di recuperare almeno il 50% in peso dei RPA.

Le tecnologie attualmente disponibili per lo smaltimento delle pile sono, principalmente, basate su trattamenti ad umido della massa ottenuta dopo triturazione dei RPA e separazione degli elementi ferromagnetici e di altre componenti come carta, plastica, connettori in materiali non ferromagnetici ecc. Questi trattamenti, detti di tipo idrometallurgico, comportano l’impiego di acidi e/o basi concentrate, di un passaggio di elettroestrazione (electrowinning) che richiede notevole energia elettrica, e di una grande quantità di acqua, che hanno come conseguenza un rilevante impatto ambientale (es. US 5,575,907, EP1148571, EP1684369 e documenti ivi citati). In alternativa, sono diffusi metodi di trattamento degli RPA di tipo “pirometallurgico†, che si basano sull’utilizzo di forni ed elevate temperature, garantiscono limitate percentuali di recupero del materiale,ovvero al limite della % minima di legge, comportano un elevato consumo di energia ed hanno un elevato impatto ambientale, anche a cause di notevoli quantità di emissioni inquinanti. Questi processi non sono inoltre specifici per gli RPA, ovvero gli RPA vengono aggiunti come “arricchimento†o carica di miscele di minerali per la produzione di Acciai o altri materiali.

Scopo del presente trovato à ̈ quello di fornire un procedimento per il recupero di materie prime da RPA che sia efficiente, economico ed a basso impatto ambientale. Un compito del presente trovato à ̈ quello di fornire un procedimento per il recupero di materie prime da RPA che, oltre ad avere un basso impatto ambientale ed un basso costo, permetta di riciclare la massima parte degli elementi contenuti nei RPA.

Un altro compito del presente trovato à ̈ quello di fornire un impianto economico, efficiente e di costruzione relativamente semplice, per il trattamento dei RPA e per il recupero delle materie prime in essi contenute.

In accordo con il presente trovato, questi scopi, ed altri che saranno meglio evidenti di seguito, vengono conseguiti tramite un procedimento per il recupero di materie prime da pile e da accumulatori di carica elettrica (RPA) comprendente i passaggi di:

i. omogeneizzare una massa (“black mass†) comprendente residui non-ferromagnetici derivanti dal trattamento di RPA;

ii. inserire la massa ottenuta nel passaggio i. in una camera di ossidoriduzione comprendente ossigeno in un percentuale compresa tra 20 e 24 in volume/volume della camera;

iii. riscaldare la massa nella camera di ossidoriduzione del passaggio ii. ad una temperatura compresa tra 600 e 1300°C per un tempo compreso tra 15 e 180 minuti sotto flusso di gas inerte ad una portata minima di 1 L/h; iv. aumentare il flusso di gas inerte ad una portata minima di 2 L/h;

v. convogliare gli effluenti gassosi in uscita dalla camera di ossidazione attraverso linee esterne, mantenute, almeno nelle parti più vicine alla camera di ossidazione, a temperatura tra 500 e 800°C, opzionalmente tramite appositi riscaldatori;

vi. inviare gli effluenti gassosi del passaggio v. ad un pre-filtro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron;

vii. inviare gli effluenti gassosi in uscita dal prefiltro del passaggio vi. ad un condensatore selezionato tra: I) uno “smelter†, ottenendo un metallo in forma liquida, o II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C mantenuto sotto flusso di aria o di una miscela di aria e ossigeno in una percentuale compresa tra 20 e 40% volume/volume totale, ottenendo ossidi metallici in forma solida;

viii. convogliare il materiale ottenuto nel passaggio vii. (metallo liquido nel caso dello smelter del condensatore I, ossidi di metallo nel caso del condensatore II, in un apposito contenitore; e

ix. scaricare il residuo solido contenuto nella camera di ossidoriduzione dopo l’allontanamento dei reflui gassosi del passaggio v.

Questi scopi sono stati inoltre conseguiti tramite un impianto per il recupero di materie prime da pile ed accumulatori di carica elettrica (RPA) secondo il procedimento sopra descritto, comprendente almeno gli elementi collegati come di seguito:

a) una camera di ossidoriduzione comprendente una cavità coibentata e riscaldabile a temperature comprese tra 600 e 1300°C e comprendente almeno un’entrata per il gas inerte e un’uscita per gli effluenti gassosi;

b) una linea di convogliamento degli effluenti gassosi che collega la camera a) ed il pre-filtro c) e che può essere riscaldata, almeno nella metà più vicina alla camera a), ad una temperatura tra 500 e 800°C tramite appositi riscaldatori;

c) un prefiltro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron;

d) un condensatore collegato al pre-filtro c) tramite una linea, riscaldata o coibentata in modo da mantenere i gas di passaggio tra c) e d) ad una temperatura tra 500 e 800°C, in cui detto condensatore à ̈ selezionato tra:

I. uno “smelter†, in grado di condensare l’elemento metallico contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal pre-filtro c) in forma di metallo in fase liquida, o

II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C comprendente un ingresso di aria o di una miscela gassosa comprendente ossigeno in grado di trasformare l’elemento metallico contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal prefiltro c) in ossidi di zinco metallico in forma liquida.

FIGURE 1-4

Figura 1: Vista dall’alto dell’impianto in scala pilota secondo l’invenzione (scala 1:20 circa).

Figura 2a: Schema del filtro composito nella parte b) dell’impianto in scala pilota secondo l’invenzione (caso filtro per ossidazione).

Figura 2b: Schema del filtro composito nella parte b) dell’impianto in scala pilota secondo l’invenzione (caso smelter).

Figura 3: Schema del filtro nella parte c) dell’impianto secondo l’invenzione.

Figura 4: schema a blocchi dell’impianto secondo l’invenzione su scala industriale (impianto recupero Zn e Mn).

Nell’ambito della presente invenzione, con “black mass†si intende il residuo ottenuto dopo triturazione di RPA, allontanamento di materiale ferromagnetico, come l’involucro delle pile e accumulatori ed altre parti metalliche ferromagnetiche, tramite separatori magnetici, eventuali lavaggi, con acqua e/o basi/acidi/tamponi, ed asciugatura, ad esempio tramite tunnel riscaldato. Come utilizzato nell’ambito della presente invenzione, la “black mass†, oltre ai componenti della pasta delle pile ed accumulatori, può anche comprendere materiali come plastica, carta, carbonio, materiali inorganici ed organici ecc.

Nell’ambito della presente invenzione, con "pila" o "accumulatore" si intende una fonte di energia elettrica ottenuta mediante trasformazione diretta di energia chimica, costituita da uno o più elementi primari (non ricaricabili) o costituita da uno o più elementi secondari (ricaricabili) Esempi non limitativi di pila o accumulatore in questo ambito sono un "pacco batterie" (un gruppo di pile o accumulatori collegati tra loro o racchiusi come un'unità singola e a sé stante in un involucro esterno non destinato ad essere lacerato o aperto dall'utilizzatore), le pile o accumulatori portatili (le pile, le pile a bottone, i pacchi batteria o gli accumulatori che sono sigillati, sono trasportabili a mano e non costituiscono pile o accumulatori industriali, né batterie o accumulatori per veicoli), le "pile a bottone" (piccole pile o accumulatori portatili di forma rotonda, di diametro superiore all'altezza, utilizzati a fini speciali in prodotti quali protesi acustiche, orologi e piccoli apparecchi portatili e come energia di riserva), le batterie o accumulatori per veicoli (batterie o gli accumulatori utilizzati per l'avviamento, l'illuminazione e l'accensione di veicoli non elettrici) e le pile o accumulatori industriali"(progettati esclusivamente a uso industriale o professionale, o utilizzati in qualsiasi tipo di veicoli elettrici).

Sono rifiuti di pile o accumulatori le pile e gli accumulatori di cui il detentore si disfi o abbia deciso o abbia l'obbligo di disfarsi.

Per “Smelter†si intende un apparecchio che permette la condensazione immediata di un elemento metallico in fase vapore in metallico sotto forma di metallo in fase liquida. Esempi non limitativi di metalli che possono essere condensati con detto smelter sono Zn, Cd, Na, Bi, Sb, Sn e Mg. Detto apparecchio comprende un contenitore, riscaldabile e/o termostatabile a temperatura tra 300 e 800°C e coibentato, costruito in acciai che non rilascino inquinanti come Co, Ni o altri metalli pesanti, opzionalmente rivestito internamente di almeno un materiale inerte, come un materiale ceramico, e mantenuto in un’atmosfera inerte (preferibilmente azoto) in modo da escludere pressoché completamente la presenza di ossigeno e mantenere il metallo raccolto puro e praticamente privo di ossido superficiale. Lo “smelter†comprende inoltre un’uscita, opzionalmente inertizzata con un gas inerte (preferibilmente azoto) che permette di colare il metallo liquido così ottenuto in lingottiere o in lastratrici. Apparecchi di questo tipo, in presenza di accorgimenti atti ad evitare l’ossidazione del metallo in raffreddamento (es. inertizzazione della lastratrice con azoto) permettono di ottenere metalli in forma liquida con purezza almeno compresa tra 97 e 99%, o superiore. Se non altrimenti specificato, nell’ambito della presente invenzione le percentuali si intendono riferite al peso di un componente su peso totale della composizione.

La portata dei gas inerti nella varie fasi del processo potrà essere regolata in base al volume ed alla conformazione della camera e delle linee dello specifico impianto, come noto al tecnico del ramo e facilmente conseguibile tramite prove di routine.

In un aspetto, la presente invenzione riguarda un procedimento per il recupero di materie prime da pile ed accumulatori di carica elettrica (RPA) comprendente i passaggi di:

i. omogeneizzare una miscela ed una massa (“black mass†) comprendente residui non-ferromagnetici derivanti dal trattamento di RPA;

ii. inserire la massa ottenuta nel passaggio i. in una camera di ossidoriduzione comprendente ossigeno in un percentuale compresa tra 20 e 24% in volume/volume della camera;

iii. riscaldare la massa nella camera di ossidoriduzione del passaggio ii. ad una temperatura compresa tra 600 e 1300°C per un tempo compreso tra 15 e 180 minuti sotto flusso di gas inerte ad una portata minima di 1 L/h; iv. aumentare il flusso di gas inerte ad una portata minima di 2 L/h;

v. convogliare gli effluenti gassosi in uscita dalla camera di ossidazione attraverso linee esterne, mantenute, almeno nelle parti più vicine alla camera di ossidazione, a temperatura tra 500 e 800°C, opzionalmente tramite appositi riscaldatori;

vi. inviare gli effluenti gassosi del passaggio v. ad un pre-filtro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron;

vii. inviare gli effluenti gassosi in uscita dal prefiltro del passaggio vi. ad un condensatore selezionato tra: I) uno “smelter†, ottenendo un metallo in forma liquida, o II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C mantenuto sotto flusso di aria o di una miscela di aria e ossigeno in una percentuale compresa tra 20 e 40% volume/volume, ottenendo ossidi metallici in forma solida;

viii. convogliare il materiale ottenuto nel passaggio vii. (metallo liquido nel caso dello smelter del punto I, ossidi di zinco nel caso del filtro del punto II in un apposito contenitore; e

ix. scaricare il residuo solido contenuto nella camera di ossidoriduzione dopo l’allontanamento dei reflui gassosi del passaggio v.

Il procedimento secondo l’invenzione permette il recupero di materie prime da diverse tipologie di RPA. Come esempi non limitativi, il procedimento dell’invenzione può essere applicato ad RPA comprendenti residui di pile e accumulatori alcaline, a Ni-Cd, NaS, Na-Ni, e Ni-Mh. Preferibilmente, il procedimento secondo l’invenzione à ̈ applicato a RPA comprendenti residui di pile alcaline (ZnMn).

Il procedimento secondo l’invenzione permette il recupero di zinco e manganese, che rappresentano l’88% in peso dei RPA di tipo ZnMn, con altissima efficienza.

Il processo può permettere anche il recupero di altri elementi, come, a titolo di esempio non limitativo, Cd, Sn, Na, Sn, Bi, Sb e Mg e, dal residuo secco, Al, Ni, Ag,Co, La e/o altre terre rare.

Vantaggiosamente, durante il processo viene generato syngas, cioà ̈ una miscela di gas, comprendente essenzialmente monossido di carbonio (CO) e idrogeno (H2), con la presenza, in quantità variabile, anche di metano (CH4) e anidride carbonica (CO2). La produzione di syngas durante il processo dell’invenzione permette la riduzione dello zinco da Zn<2+>a zinco metallico in forma di vapore a temperature molto più basse rispetto ai processi noti.

Tale Syn-Gas à ̈ inoltre utile all’automantenimento della quantità di calore all’interno della camera di Red/Ox, in quanto la sua parziale combustione permette di mantenere nominale il contributo calorico senza aggiunta di combustibili esterni. Tale fattore crea un minor consumo di energia da fonti ad alimentazione esterna rispetto alle tecniche note.

Un ulteriore fattore di aumento termico à ̈ legato al fatto che anche i metalli non ferro-magnetici rimasti in una certa quantità all’interno della massa conducono calore. Poiché detti materiali metallici sono dispersi all’interno della massa in modo omogeneo, migliorano (soprattutto in presenza di una rotazione costante) l’uniformità della distribuzione termica a tutta la massa, che quindi reagisce a temperature relativamente basse.

Preferibilmente, il tempo di riscaldamento del passaggio iii à ̈ compreso tra 30 e 120 minuti, più preferibilmente tra 60 e 90 minuti.

Preferibilmente, la “black mass†, oltre ai componenti della pasta delle pile ed accumulatori, può anche comprendere materiali come plastica, carta, carbonio, materiali inorganici ed organici ecc. Vantaggiosamente, nel processo secondo l’invenzione questi materiali non devono essere necessariamente allontanati, anzi la loro presenza contribuisce ad rendere il processo efficiente anche a temperature relativamente basse.

Inoltre, generalmente il processo mantiene autonomamente il calore necessario al suo funzionamento e può non essere necessario riscaldare la linea del passaggio v. Preferibilmente, nel passaggio i. del procedimento secondo l’invenzione alla massa comprendente residui nonferromagnetici derivanti dal trattamento di RPA viene aggiunto un agente riducente.

Più preferibilmente, nel procedimento secondo l’invenzione detto agente riducente del passaggio i. à ̈ selezionato tra carbon coke, CO (gas), grafite, materiali simili a base di carbonio o loro miscele.

Preferibilmente, la massa (“black mass†) del passaggio i. à ̈ ottenuta da macinazione di RPA e separazione del materiale ferromagnetico tramite un separatore magnetico. Preferibilmente, nel procedimento secondo l’invenzione la massa ottenuta nel passaggio i. à ̈ inserita all’interno di un elemento rotante compreso nella camera di ossidoriduzione. La presenza di un rotore à ̈ particolarmente vantaggiosa poiché il procedimento à ̈ più efficiente se viene applicato ad una massa omogenea ed uniformemente riscaldata. Inoltre, la movimentazione della massa all’interno della camera di ossidoriduzione migliora il rilascio del syngas e la penetrazione del gas inerte in tutta la massa.

All’interno della camera di ossidoriduzione non viene aggiunto ossigeno. Preferibilmente, nella camera di ossidoriduzione il contenuto iniziale di ossigeno à ̈ non stechiometrico. Generalmente, il contenuto di ossigeno nella camera all’inizio del passaggio ii. può corrispondere al contenuto di ossigeno presente normalmente nell’aria. Infatti, si à ̈ trovato che à ̈ vantaggioso mantenere l’ambiente di reazione il più possibile inerte, ovvero senza l’ aggiunta di aria. Pertanto, dall’inizio della fase iii. del procedimento viene introdotto un gas inerte, a volumi costanti, all’interno della camera, nonché nel rotore se presente. Lo scopo di tale aggiunta à ̈ duplice: in primo luogo tale flusso di gas inerte funge da gas carrier, al fine di convogliare all’esterno la miscela di gas(Syn-Gas e vapori) prodotti dalla reazione. Il secondo scopo à ̈ che, in presenza di un rotore, il flusso di gas inerte permette una distribuzione calorica costante su tutta la massa rotante all’interno del rotore stesso, favorendone uniformità termica ed aumento della conducibilità termica.

Il gas inerte può essere azoto, argon o un altro gas nobile.

Preferibilmente, tale gas inerte à ̈ azoto.

I vapori ed i gas che fuoriescono dalla camera di ossidazione vengono convogliati all’uscita esterna grazie ad un flusso ulteriore di azoto che permette di mantenerli inerti e di evitare contaminazioni. Deve essere evitata la condensazione di tali gas all’uscita, al fine di non pregiudicarne le percentuali di recupero. Le prime linee esterne la camera di Ossido/Riduzione sono riscaldate, opzionalmente da appositi riscaldatori, a temperature tra i 500°e gli 800°, al fine di evitarne condense di qualsiasi genere e tipo.

La miscela di gas caldi e secchi in uscita viene inviata in successione ad un filtro e ad un condensatore (composto da più sezioni specifiche ed atte nell’insieme alle operazioni volute e progettate), a temperatura inferiore i 600°C (tra i 100 ed i 500°C). Vantaggiosamente, queste temperature permettono di condensare lo zinco presente e di depurarlo da eventuali metalli basso/fondenti ed inquinanti (come, per pile alcaline, Mercurio, Cadmio ecc.., presenti in piccole quantità). Tale Sezione dell’impianto, denominata appunto filtro di Condensazione à ̈ composto da due parti ad attività specifica, ovvero: un pre-filtro riscaldato e contenente, preferibilmente, almeno uno tra Carboni Attivi o Gel di Silice o terre di Diatomee o loro miscele come elemento filtrante, scopo del quale à ̈ quello di trattenere impurità o inquinanti, e dal vero e proprio condensatore, che può essere di due tipologie.

I) Smelter: un apparecchio che ne permette la condensazione immediata da metallo in forma vapore in Metallo in forma liquida, costituito da apposito contenitore riscaldato e coibentato, costruito in acciai che non rilasciano inquinanti e in atmosfera inerte (no Ossigeno), al fine di ottenerne un metallo liquido più puro possibile (tra 97/99%). Lo smelter utilizzabile nel procedimento secondo l’invenzione comprende inoltre un’uscita inertizzata ad azoto, la quale permette di colare il metallo liquido in lingottiere o lastratrici. Preferibilmente, lo smelter à ̈ uno smelter per zinco quando si utilizzano RPA di tipo ZnMn.

II) Filtro di ossidazione: una struttura appositamente creata, nella quale i vapori di metallo vengono raccolti ed ossidati. All’interno di tale struttura, vi à ̈ un filtro a forma cava, in materiale pressoché inerte e resistente alle alte temperature, che viene areato abbondantemente (aggiungendo aria “secca†, cioà ̈ deumidificata, o una miscela di aria ed ossigeno in cui ossigeno à ̈ non superiore a 40% v/ volume totale della miscela), al fine di creare ossido metallico puro. La portata e la composizione possono essere regolate in base alle specifiche conformazioni e dimensioni dello specifico filtro utilizzato, come noto al tecnico del ramo. L’ossido metallico, ad esempio ossido di Zinco, può venire poi raccolto all’uscita del processo di ossidazione, tramite lo svuotamento in contenitori appositi, oppure sottoposto ulteriormente a trattamento fisico e ridotto a dimensioni nanocristalline (ovvero sotto i 10 micron), tramite apposto micro-mulino che ne riduce la dimensione del cristallo.

Nel procedimento secondo la presente invenzione, il ciclo di recupero di materie prime può essere compiuto in continuo o in modo discontinuo, ad esempio a batch. In entrambi i casi, il materiale di partenza può essere stoccato in miscela, in appositi silos pre-trattamento. Preferibilmente, il procedimento secondo la presente invenzione à ̈ compiuto in modo continuo.

I gas residui depurati dal vapore di metallo e da inquinanti vari possono essere suddivisi in due vie diverse, a seconda della necessità.

I gas possono essere reinseriti puri (ovvero privi di inquinamenti e residui) all’interno della camera di ossidoriduzione, al fine di sfruttarne le sue caratteristiche combustibili ed ossido riducenti, mantenendo così autoalimentato il ciclo di trattamento. In alternativa, o almeno in parte, i gas possono essere condotti ad un motore/turbina o scambiatore di calore al fine di ricavarne energia elettrica e calore.

Preferibilmente, il procedimento secondo l’invenzione comprende inoltre il passaggio x. consistente nell’inviare, almeno in parte, i gas reflui ottenuti dal condensatore del passaggio vii. all’interno della camera di ossidoriduzione del passaggio iii.

Preferibilmente, il procedimento secondo l’invenzione comprende inoltre il passaggio xi. consistente nell’inviare, almeno in parte, i gas reflui ottenuti dal condensatore del passaggio vii. ad un motore/turbina o scambiatore di calore per ricavarne energia elettrica e/o calore.

Alla fine del processo, rimane all’interno del rotore un quantitativo di Materiale Residuo il quale, nel caso di RPA da accumulatori ZnMn, à ̈ composto per lo più da Manganese (II). Tale materiale residuo viene scaricato in apposito contenitore a tenuta ancora caldo, tramite nastro o coclea, e condotto verso pellettizzatore o pastigliatore, previa separazione dei materiali non ferro-magnetici purificati dal processo stesso (tramite sistema a correnti di Foucault o parassite).

In un aspetto, la presente invenzione riguarda un impianto per il recupero di materie prime da pile ed accumulatori di carica elettrica (RPA) secondo il procedimento sopra descritto, comprendente almeno gli elementi collegati come di seguito:

a) una camera di ossidoriduzione comprendente una cavità coibentata e riscaldabile a temperature comprese tra 600 e 1300°C e comprendente almeno un’entrata per il gas inerte e un’uscita per gli effluenti gassosi;

b) una linea di convogliamento degli effluenti gassosi che collega la camera a) ed il pre-filtro c) e che può essere riscaldata, almeno nella metà più vicina alla camera a), ad una temperatura tra 500 e 800°C tramite appositi riscaldatori;

c) un prefiltro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron;

d) un condensatore collegato al pre-filtro c) tramite una linea, riscaldata o coibentata in modo da mantenere i gas di passaggio tra c) e d) ad una temperatura tra 500 e 800°C, in cui detto condensatore à ̈ selezionato tra selezionato tra:

I) uno “smelter†, in grado di condensare il metallo contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal pre-filtro c) in forma liquida, o

II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C comprendente un ingresso di aria o di una miscela gassosa comprendente ossigeno in grado di trasformare il metallo contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal pre-filtro c) in ossidi metallici.

Preferibilmente, nell’impianto secondo l’invenzione lo smelter del punto d) I) à ̈ uno smelter per zinco.

Il filtro di ossidazione II del passaggio d) può comprendere fibra di quarzo, TiO2, cellulosa/fibra di vetro in grado di resistere temperature pari o superiori a 250°C o loro miscele.

L’impianto secondo la presente invenzione può essere di tipo pilota o di dimensioni adatte a processi su scala industriale.

L’impianto su scala pilota secondo l’invenzione può comprendere le seguenti parti principali:

a) Camera di Ossido/Riduzione. È una camera coibentata ed in materiale refrattario, riscaldata, ad esempio radialmente tramite resistenze ad induzione, nella quale può essere inserito un Rotore, a sezione quadrata o circolare, munito di palette per l’ottimale rimestamento della massa in trattamento. La camera à ̈ provvista di un punto di immissione di gas inerte e da un punto di emissione per convogliare le miscele di Gas e Vapori verso le parti seguenti.

b) Linea di Deposizione o dei Filtri di Condensazione. È una linea di tubi e valvole, mantenute a temperature elevate da riscaldatori elettrici regolabili, che può comprendere diversi bocchelli di prelievo gas (per le analisi chimiche del processo o per il monitoraggio dei parametri di processo) e da un filtro composito comprendente prefiltro e condensatore come sopra descritti.

Il filtro composito sulla linea b) à ̈ un doppio filtro immesso in un unico corpo di acciaio. L’interno può essere costituito da un materiale coibentante che avvolge un cilindro di quarzo o altro materiale adatto allo scopo, come acciai ad alta resistenza o materiali ceramici, impaccato sulla sommità da materiale assorbente misto (es. 50% carbone attivo e 50% TiO2) e, al di sotto, un ditale di fibra di vetro o fibra di quarzo (nel caso di un filtro di ossidazione per polveri) o di acciaio o di materiale ceramico (nel caso dello smelter) che funge da condensatore.

Preferibilmente, l’impianto comprende inoltre una linea di monitoraggio impatti ambientali e Syngas. La linea di monitoraggio impatti ambientali può comprendere in un’unica soluzione i campionamenti di tutti i parametri che si possono eseguire nelle analisi tipiche di campionamento ambientale delle emissioni. Tale linea si può innestare ortogonalmente, a circa metà del percorso della linea b) e dividendo la stessa linea b) con valvole, ed à ̈ una linea riscaldata composta da tubi e filtri, atta alla caratterizzazione chimica e chimico/fisica della miscela Syn-Gas e vapori/gas in uscita dalla camera a). La linea à ̈ munita di bocchelli di presa (per le analisi chimiche del processo o per il monitoraggio dei parametri di processo) e da un filtro (Carboni attivi/Gel di silice/membrane cellulosa o fibra di vetro o quarzo per la deposizione delle eventuali polveri o idrocarburi pesanti residui (teorici)), che permette la depurazione del Syngas (al fine della sua caratterizzazione chimica e chimico/fisica). Tale linea à ̈ divisibile ed à ̈ utile allo studio di tutti i parametri emissivi, nonché per il monitoraggio di tutte le caratteristiche ad impatto ambientale.

Preferibilmente, nell’impianto secondo l’invenzione, la camera a) à ̈ dotata di un rotore in grado di mescolare, in modo continuo o discontinuo, il materiale contenuto nella camera.

Preferibilmente, l’impianto secondo l’invenzione comprende, prima della camera di ossidoriduzione a), un riduttore/omogeneizzatore comprendente un apparato di macinazione di pile ed accumulatori (RPA) ed un sistema di separazione magnetica dei materiali ferromagnetici dal resto della massa macinata.

Si tratta di un apparato atto alla riduzione volumetrica del rifiuto iniziale in una massa eterogenea dalla quale à ̈ possibile da subito separare il materiale FerroMagnetico. A fine di tale passaggio la massa, che risulta umida, viene inserita in apposita sezione (es. Coclea Chiusa), si può aggiungere un agente riducente e/o, opzionalmente, acqua, in piccole quantità a pioggia, la quale aumenta le proprietà meccaniche della miscela stessa (black mass agente riducente) ed ha un effetto lavante (l’acqua elimina, ad esempio, eventuali quantità di Basi/Acidi/tamponi ecc..) Tale passaggio à ̈ importante al fine dell’omogeneizzazione di tutta la massa prima venga introdotta nella camera a). La massa omogenea può venire poi asciugata tramite tunnel riscaldato (aria calda prodotta, ad esempio, dal processo stesso).

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un procedimento per il recupero di materie prime da pile ed accumulatori di carica elettrica (RPA) comprendente i passaggi di: i. omogeneizzare una massa (“black mass†) comprendente residui non-ferromagnetici derivanti dal trattamento di RPA; ii. inserire la massa ottenuta nel passaggio i. in una camera di ossidoriduzione comprendente ossigeno in un percentuale compresa tra 20 e 24 in volume/volume della camera; iii. riscaldare la massa nella camera di ossidoriduzione del passaggio ii. ad una temperatura compresa tra 600 e 1300°C per un tempo compreso tra 15 e 180 minuti sotto flusso di gas inerte ad una portata minima di 1 L/h; iv. aumentare il flusso di gas inerte ad una portata minima di 2 L/h; v. convogliare gli effluenti gassosi in uscita dalla camera di ossidazione attraverso linee esterne, mantenute, almeno nelle parti più vicine alla camera di ossidazione, a temperatura tra 500 e 800°C, opzionalmente tramite appositi riscaldatori; vi. inviare gli effluenti gassosi del passaggio v. ad un pre-filtro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron; vii. inviare gli effluenti gassosi in uscita dal prefiltro del passaggio vi. ad un condensatore selezionato tra: I) uno “smelter†, ottenendo un metallo in forma liquida, o II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C mantenuto sotto flusso di aria o di una miscela di aria e ossigeno in una percentuale compresa tra 20 e 40% volume/volume, ottenendo ossidi metallici in forma solida; viii. convogliare il materiale ottenuto nel passaggio vii. (metallo liquido nel caso dello smelter del punto I, ossidi metallici nel caso del filtro del punto II) in un apposito contenitore; e ix. scaricare il residuo solido contenuto nella camera di ossidoriduzione dopo l’allontanamento dei reflui gassosi del passaggio v.
2. 2. Il procedimento secondo la rivendicazione 1 in cui la “black mass†del passaggio i. à ̈ ottenuta da macinazione di RPA e separazione del materiale ferromagnetico tramite un separatore magnetico.
3. 3. Il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui nel passaggio i. viene aggiunta alla massa un agente riducente selezionato tra carbon coke, CO (gas), grafite o loro miscele
4. 4. Il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui la massa ottenuta nel passaggio i. à ̈ inserita all’interno di un elemento rotante compreso nella camera di ossidoriduzione.
5. 5. Il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui l’elemento del pre-filtro del passaggio vi. comprende almeno uno tra carbone attivo, terra di diatomee, gel di silice o loro miscele.
6. 6. Il procedimento di una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre il passaggio x. consistente nell’inviare, almeno in parte, i gas reflui ottenuti dal condensatore del passaggio vii. all’interno della camera di ossidoriduzione del passaggio iii.
7. 7. Il procedimento di una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre il passaggio xi. consistente nell’inviare, almeno in parte, i gas reflui ottenuti dal condensatore del passaggio vii. ad un motore/turbina o scambiatore di calore per ricavarne energia elettrica e/o calore.
8. 8) Il procedimento secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui l’elemento recuperato in forma di metallo o di ossidi nel passaggio vii. à ̈ Zn.
9. 9. Un impianto per il recupero di materie prime da pile ed accumulatori di carica elettrica (RPA) secondo il procedimento di una delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno gli elementi collegati come di seguito: a) una camera di ossidoriduzione comprendente una cavità coibentata e riscaldabile a temperature comprese tra 600 e 1300°C e comprendente almeno un’entrata per il gas inerte e un’uscita per gli effluenti gassosi; b) una linea di convogliamento degli effluenti gassosi che collega la camera a) ed il pre-filtro c) e che può essere opzionalmente riscaldata, almeno nella metà più vicina alla camera a), ad una temperatura tra 500 e 800°C tramite appositi riscaldatori; c) un prefiltro riscaldato a temperatura compresa tra 500 e 800°C e comprendente un elemento in grado di trattenere particelle solide con un diametro superiore a 1,2 micron; d) un condensatore collegato al pre-filtro c) tramite una linea, riscaldata o coibentata in modo da mantenere i gas di passaggio tra c) e d) ad una temperatura tra 500 e 800°C, in cui detto condensatore à ̈ selezionato tra selezionato tra: I) uno “smelter†, in grado di condensare il metallo contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal pre-filtro c) in forma metallica liquida, o II) un filtro di ossidazione comprendente un filtro in forma cava in un materiale inerte e resistente alle temperature superiori a 250°C comprendente un ingresso di aria o di una miscela gassosa comprendente ossigeno in grado di trasformare l’elemento metallico contenuto negli effluenti gassosi provenienti dal prefiltro c) in ossidi metallici.
10. 10. L’impianto della rivendicazione 9 in cui la camera a) à ̈ dotata di un rotore in grado di mescolare, in modo continuo o discontinuo, il materiale contenuto nella camera.
11. 11. L’impianto secondo una delle rivendicazioni 9 o 10 comprendente inoltre almeno una linea di monitoraggio degli effluenti gassosi innestata sulla linea b).
12. 12. L’impianto secondo una delle rivendicazioni 9-11 comprendente, prima della camera di ossidoriduzione a), un riduttore/omogeneizzatore comprendente un apparato di macinazione di pile ed accumulatori (RPA) ed un sistema di separazione magnetica dei materiali ferromagnetici dal resto della massa macinata.