ITRM950643A1 - Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco per la produzione di materiali vetro-ceramici - Google Patents
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- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco in particolare, comunque applicabile con semplici accorgimenti a qualsiasi tipo di riciclaggio. Per es. i residui del processo Bayer di estrazione della l'allumina dalle bauxiti possono essere utilizzati per la produzione di prodotti vetroceramici cambiando la qualità e la quantità degli additivi. L'invenzione riguarda il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco come goetite e jarosite che per natura e composizione sono classificati, ai sensi del DPR 915/84 e successive modificazioni, come residui speciali tossico - nocivi, e pertanto, la loro riconversione in materiali non tossici e per di più commercialmente interessanti, rende il procedimento significativamente importante anche sotto l'aspetto ecologico. Il procedimento consiste nel far passare il materiale da riciclare attraverso un adatto impianto, applicando opportune temperature. L'invenzione si colloca nel campo delle trasformazioni dei materiali e in quello applicativo del riciclaggio di rifiuti soprattutto tossici.
Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto per l'invenzione industriale dal titolo:
"Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco per la produzione di materiali vetro-ceramici",
L'invenzione riguarda un procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco in particolare, ma nulla vieta che, con semplici accorgimenti, possa essere applicato a qualsiasi tipo di riciclaggio. Per es. i residui del processo Bayer di estrazione dell'allumina dalle bauxiti possono essere utilizzati per la produzione di prodotti vetro-ceramici cambiando la qualità e la quantità degli additivi. L'invenzione descrive in particolare il riciclaggio di residui della metallurgia dello zinco poiché essi (residui) goetite e jarosite per natura e composizione sono classificati,( ai sensi del DPR 915/Θ4 e successive modificazioni) come residui speciali tossico-nocivi e pertanto, la loro riconversione in materiali non tossici e per di più commercialmente interessanti, rende il procedimento significativamente importante anche 3otto l'aspetto ecologico.
L'invenzione dunque rende possibile la creazione di un prodotto largamente utilizzabile, soprattutto nell'edilizia, da un insieme di materiali tossici. Quindi, anche l'aspetto "ricupero di spazi" da considerarsi "pericolosi" è interessante .
Gli inventori, con il trovato, si propongono di produrre un tipo di materiale utilizzabile, vedremo poi nel seguito, a mezzo di un procedimento abbastanza facile. Detto procedimento può essere effettuato in molti modi:
- in laboratori, a mezzo di piccoli impianti; - in grandi aree, come possono appunto essere le discariche utilizzate per il deposito di mate~ riali nocivi, alle quali affiancare uno o più impianti.
Nel primo caso si utilizzano dei crogioli di materiale ceramico quali ad es, mullite o sillimanite, riempiendoli con la miscela di residui industriali ed ossidi puri o altri residui nelle proporzioni di seguito specificate.
Nel secondo caso si utilizzano dei forni fusori di appropriate dimensioni in funzione della quantità di residuo prodotto.
Fino ad ora erano stati fatti molti tentativi, anche di natura industriale, volti a inertizzare i residui per renderli chimicamente più stabili ed accettabili per l'ambiente. Per esempio, il processo Jarochaux sviluppato in Belgio prevede di mescolare la jarosite con calce viva onde ridurre la solubilità della stessa. In Francia è stato messo a punto un processo di flottazione che permette il recupero di parte dei metalli di valore ancora presenti nel residuo. In Russia è stato sviluppato un processo pirometallurgico in cui la jarosite è mescolata con carbonato di 3odio e di potassio con conseguente decomposizione del solfato di ferro e formazione di ossido di ferro da riciclare nell'industria metallurgica del ferro. In Canada, la jarosite viene mescolata con cemento Portland, nella proporzione 70/30; si ottengono così delle billette di un composto denominato Jarofix che permette di inertizzare il residuo in una matrice stabile e quindi di eliminarlo in discarica per residui speciali. In Italia, i residui di goetite vengono trattati in forno tipo Waelz per recuperare la parte metallica di valore e quindi raffreddati bruscamente per ottenere la vetrificazione del residuo e migliorarne la stabilità chimica.
Tali procedimenti però non risolvevano né il problema ecologico né quello del reimpiego di una grossa quantità di residui industriali, in quanto il nuovo materiale, sebbene ormai non più nocivo, doveva comunque essere portato in discariche e per questo, grossi spazi venivano sacrificati.
Come si evince da quanto detto, i vantaggi sono essenzialmente rappresentati:
- dall'aver trovato delle ideali proporzioni tra residuo industriale, ad es. Goetite o Jarosite o altro e gli altri materiali definiti additivi, tali da produrre un nuovo materiale non nocivo ed inoltre riutilizzabile;
- dal procedimento che, una volta stabilite le proporzioni è di facile effettuazione;
- dal materiale, o dai materiali ottenuti che si presentano robusti ed interessanti soprattutto per il settore dei materiali da costruzione e dovunque sia necessario l'impiego di materiali anche vetrosi.
La Fig. 1 allegata è riportata al solo scopo di rendere più comprensibile la descrizione del procedimento il quale potrà essere realizzato con qualsiasi opportuno impianto. In essa sono visibili:
1 sili di raccolta della goetite e degli altri residui industriali e materiali grezzi;
2 camera di mescolamento della miscela ;
3 bilancia per la pesatura della miscela vetrificabile;
4 trasportatore a nastro al forno di fusione; 5 forno per la fusione;
6 forno per la nucleazione;
7 forno per la cristallizzazione.
Il procedimento di riciclaggio per l'ottenimento del prodotto liberato dalla nocìvità e riciclabile è essenzialmente costituito dalle seguenti fasi:
- viene prelevata, a mezzo di nastri trasportatori, dalla discarica (non raffigurata sul disegno) una opportuna quantità di goetite;
- si procede opportunamente alla disidratazione di detta goetite, se necessario;
- detta goetite viene trasportata in sili di raccolta 1;
- essa viene prelevata in opportuna quantità e mescolata con altre sostanze (additive) quali residui industriali o civili, rottami di vetro, residui di granito e residui di marmo (calcite); materiali grezzi quali feldspati, carbonati, ecc.; rocce quali ad es. tufi, dolomite, ecc.; - dopo opportuni miscelamenti nel miscelatore 2, la miscela di ossidi ottenuta viene sottoposta alla pesatura sulla bilancia 3;
- detta miscela viene quindi trasportata, a mezzo del trasportatore a nastro 4, al forno di fusione 5 dove viene fusa a temperature comprese tra i 1300 e i 1500 °C;
- il fuso viene colato su rame o acciaio, secondo le tecniche di formatura del vetro fino ad ottenere mattonelle o lastre o altre sagome;
- successivamente, dette mattonelle, vengono inviate ad un forno 6 continuo per trattamenti termici in cui avviene un primo passaggio di nucleazione che provoca la precipitazione di magnetite e/o titano-magnetite e zincoferrite, a temperature comprese tra 600 e 720°C per tempi compresi tra 30 minuti e 4 ore;
- segue un trattamento di cristallizzazione in 7 in cui precipitano principalmente pirosseni in-torno a nuclei di magnetite a temperature comprese tra 800 e 900°C e per tempi di trattamento compresi tra 15 minuti e 4 ore.
Si riporta a titolo di esempio la composizione di una miscela ottenuta mescolando il 50% di goetite, il 30% di residuo di rottami di vetro ed il 20% di granito.
Questa miscela viene fusa a 1450°C, il vetro che si ottiene viene nucleato a 680°C per due ore e cristallizzato a 880° per 30 minuti. Si ottiene una percentuale di fase cristallina tra il 70% e l'80%. Con questo procedimento si ottengono percentuali di fase cristallina superiori al 50% ed inferiori al 95%.
Il vetro, se richiesto, può anche essere utilizzato come tale o già cristallizzato; inoltre esso (vetro) può essere utilizzato anche tritato .
Dopo e durante il trattamento di cristallizzazione possono essere applicati degli smalti allo scopo di dare una coloritura a piacere.
Per ottenere un'efficiente nucleazione della fase magnetite, è necessario che il rapporto fra il sia prossimo al valore stechiometrico 2:1. Tale valore ottimale si ottiene aggiungendo alla miscela, prima della fu-3Ìone, opportune quantità di agenti riducenti, ad es. carbone, Sic o ossidanti opportuni (per es.
Un procedimento alternativo, più semplice ma che produce un grado inferiore di cristallinità e proprietà lievemente diverse, consiste nell'ottenere la cristallizzazione durante la colata del vetro attraverso dei cicli di raffreddamento controllati e dei passi isotermi a temperature comprese tra 950 e 800°C per tempi compresi tra 10 minuti e 4 ore. Ad es., un tipico processo di raffreddamento può essere descritto nel seguente modo: da 1450°C a 900°C a 50°C/min.; mantenimento a 900 °C per 30 minuti da 900°C a temperatura ambiente per raffreddamento in aria.
L'invenzione si colloca nel campo dei materiali vetro ceramici e vetrosi ottenuti da residui industriali a mezzo di trattamenti termici ed inoltre nel campo applicativo dei prodotti per l'edilizia in genere, nel campo dei materiali per insonorizzazione, anche nel settore automobilistico e in tutti quei campi ove siano richiesti materiali di tipo analogo, anche vetroso.
Claims (2)
- RIVENDICAZIONI 1 . Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia, specialmente riferita allo zinco, per la produzione di materiali vetroceramici, caratterizzato dal fatto di essere essenzialmente costituito dalle seguenti fasi: - prelevamento dalla discarica, con adatti mezzi, di un'opportuna quantità di goetite; disidratazione di detta goetite, 3e necessario; trasporto di detta goetite in contenitori di raccolta (1); - prelevamento di un'opportuna quantità e mescolamento con altre sostanze (additive) quali residui industriali o civili, rottami di vetro, residui di granito e residui di marmo ; materiali grezzi, quali feldspati, carbonati, ecc.; rocce ad es. tufi, dolomite, ecc.; - dopo opportuni miscelamenti nel miscelatore (2), la miscela di ossidi ottenuta viene sottoposta alla pesatura sulla bilancia (3); 3. Procedimento, secondo le Rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che un procedimento alternativo, da considerarsi più semplice, capace di produrre un grado inferiore di cristallinità e proprietà leggermente diverse, a seconda del materiale che si desidera produrre, può essere il seguente: procedere in modo di ottenere la cristallizzazione durante la colata del vetro attraverso dei cicli di raffreddamento controllati e dei passi isotermi a temperature conipre3e tra 950 e 800°C per tempi compresi tra 10 minuti e 4 ore: tipicamente, il processo di raffreddamento può essere descritto nel seguente modo: da 1450 a 900°C a 50°C/min.; mantenimento a 900°C per 30 minuti da 900°C a temperatura ambiente per raffreddamento in aria. 4. Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia secondo le Rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che il vetro può essere utilizzato come tale oppure cristallizzato oppure tritato. - detta miscela viene quindi trasportata, a mezzo del trasportatore a nastro (4), al forno di fusione (5) dove viene fusa a temperature comprese tra 1300 e 1500°C; - il fuso viene colato su rame o acciaio, secondo le tecniche di formatura del vetro fino ad ottenere mattonelle o lastre o altre sagome; successivamente, dette mattonelle, vengono inviate ad un forno continuo (6) per trattamenti termici in cui avviene un primo passaggio di nucleazione che provoca la precipitazione di magnetite e/o titano-magnetite e zincoferrite, a temperature comprese tra 600 e 720°C per tempi compresi tra 30 minuti e 4 ore; - segue un trattamento di cristallizzazione (7) in cui precipitano principalmente pirosseni intorno a nuclei di magnetite a temperature conprese tra 800 e 900°C e per tempi di trattamento compresi tra 15 minuti e 4 ore.
- 2. Procedimento per il riciclaggio di residui della metallurgia, secondo la Rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la temperatura deve variare opportunamente a seconda della composizione della miscela.
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