ITTR20120014A1 - Procedimento per il recupero di acciaio in filo da pneumatici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per TITOLO:

PROCEDIMENTO PER IL RECUPERO DI ACCIAIO IN FILO DA PNEUMATICI

CAMPO DELL’INVENZIONE

Gli pneumatici usurati, come anche i materiali (gomma, tela, fili di acciaio) che li compongono, sono considerati, a norma di legge, rifiuti e quindi debbono essere smaltiti in apposite discariche o stoccati in capannoni coperti, con evidenti costi difficilmente sostenibili a lungo, visti i loro ingombri e quantità.

La presente invenzione si propone di fornire un procedimento di trattamento per il filo di acciaio (ferro armonico) eliminato durante lo smaltimento degli pneumatici (generalmente strappato meccanicamente), idoneo a riqualificare il filo stesso come materia prima - seconda, adatta per l’utilizzazione come carica per forni fusori di acciaieria, in particolare forni elettrici.

STATO DELLA TECNICA

Il problema dello smaltimento dei pneumatici usati à ̈, come accennato più sopra, grave e di difficile soluzione.

E’ stato proposto di recuperare, in qualche modo, la gomma, separandola mediante procedimenti di natura meccanica dalle tele e dai fili di acciaio, per riutilizzarla, per esempio, come materiale da pavimentazione stradale.

In ogni caso, lo smaltimento dei materiali restanti, tele e fili metallici, à ̈ comunque problematico, perché gli stessi sono contaminati da residui di gomma e perché l’acciaio per i fili da pneumatici à ̈ del tipo armonico, con elevate resistenza meccanica ed elasticità, e quindi tali fili non sono compattabili in blocchi relativamente densi e richiedono elevati volumi di stoccaggio.

La domanda di brevetto Giapponese 2004-298829 propone di trattare i fili strappati dagli pneumatici a una temperatura relativamente bassa di 100-600 °C, preferibilmente 200-450 °C, per bruciare la gomma, mantenendo comunque buona parte delle caratteristiche meccaniche dell’acciaio; i fili vengono tagliati in corti spezzoni e riutilizzati come materiale di rinforzo per cemento o plastica. Tuttavia, ì fili cosi trattati a temperatura relativamente bassa e poi tagliati in corti spezzoni sono sensibili afl'ossidazÉone e debbono essere utilizzati entro tempi brevi dal trattamento di combustione della gomma.

Per queste tipologie di applicazione, come descritto nella citata domanda di brevetto giapponese, à ̈ inoltre volutamente richiesto il mantenimento di elevate proprietà meccaniche per il corretto svolgimento della funzione di rinforzo, mentre, viceversa, non à ̈ richiesta una elevata purezza finale del filo di acciaio.

Comunque, i fili così trattati hanno un limitato campo di impiego, e non possono essere utilizzati, o perché contaminati da gomma o perché eccessivamente ossidati, in un campo come l’acciaieria che pure ha grande bisogno di materiale pulito e a basso costo. Inoltre, i fili, mantenendo elevate caratteristiche meccaniche, non sono compattagli in balle a elevata densità. Infine, la pezzatura utilizzata (il filo infatti viene tagliato in corti spezzoni) se necessaria all’impiego come materiale di rinforzo, risulta però dannosa in acciaieria, perché compromette la resa finale del ferro.

BREVE DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si propone di ovviare agli inconvenienti sopra accennati, proponendo un procedimento per il trattamento di pneumatici esausti in cui sia possibile ottenere filo di acciaio con purezza superiore al 99%, leggermente ossidato e facilmente riducibile in blocchi compatti, pronti per l’alimentazione come materia prima in forno fusori di acciaieria.

Secondo la presente invenzione, i fili di rinforzo di fianchi e battistrada, opportunamente eliminati dagli pneumatici e recanti ancora aderenti circa 5 - 10% di gomma e tela, vengono inviati a un trattamento termico in aria a elevata temperatura, tale da assicurare la completa eliminazione della gomma e di altri residui organici da favorire la formazione sulla superficie dei fili di un sottilissimo strato aderente di ossido protettivo.

La temperatura di tale trattamento termico viene scelta nel campo compreso tra 850 e 950 °C, e assicura anche una buona combustione di gomma e tela ancora aderente ai fili.

Le matasse di filo, poi, opportunamente raffreddate, vengono inviate a un nastro - vaglio vibrante per la rimozione di residui solidi di combustione ancora presenti. Si ottiene in tal modo una massa di fili di acciaio leggermente ossidati in superfìcie, praticamente puliti. Con la presente invenzione, il filo di acciaio proveniente dallo smaltimento degli pneumatici usati viene in definitiva trasformato da rifiuto a materia prima direttamente commerciabile, in particolare utilizzabile in forni fusori di acciaieria.

Il trattamento a elevata temperatura consente inoltre di ottenere un forte abbassamento delle caratteristiche meccaniche del filo con ia compieta eliminazione della armonicità, permettendo così di inviare tali matasse a una pressa che le riduce in blocchi compatti, facilmente trasportabili, stoccabili e direttamente utilizzabili in forni fusori di acciaieria (pronto forno).

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

Gli pneumatici da trattare secondo la presente invenzione vengono dapprima lavorati in una macchina, detta stailonatrice, che strappa dallo pneumatico un anello di primi fili di acciaio, aventi diametro relativamente grande; tali fili hanno lo scopo di consentire allo pneumatico stesso di rimanere, nell’uso, ben aderente al bordo del cerchione. In seguito, gli pneumatici subiscono una serie di trattamenti meccanici, essenzialmente di triturazione, che riducono la gomma in pezzi relativamente piccoli e separano così la gomma e le tele dai fili di acciaio, di diametro inferiore ai primi, di rinforzo dei fianchi e del battistrada.

Questi fili sono in acciaio armonico, ossia in acciaio ad aito contenuto di carbonio, con elevata durezza ed elevati carichi di rottura e di snervamento. Tali caratteristiche fanno si che le matasse di filo ottenute dagli pneumatici siano molto voluminose e non comprimibili in blocchi a elevata densità; tipicamente la densità di tali matasse à ̈ nel campo tra 180 e 250 kg/m<3>

I fili di tali matasse, inoltre, sono contaminati da residui di gomma e di tela, per una percentuale genericamente compresa tra il 5 e il 10%, e pertanto sono, a norma di legge, considerate un rifiuto, da smaltire in apposite discariche o da immagazzinare in capannoni chiusi. Un tale grado di contaminazione à ̈ assolutamente inaccettabile, anche in riferimento al regolamento europeo 333 del marzo 2011 ; à ̈ quindi necessario, se si vuole utilizzare l’acciaio armonico derivante dagli pneumatici, giungere a un livello di pulizia dei fili molto maggiore; per impieghi come materiale di carica dei forni fusori in acciaieria à ̈ necessario avere impurezze in quantità inferiore all’1%, preferibilmente tra lo 0,6 e lo 0,1%.

A tale scopo, secondo la presente invenzione, le matasse di filo vengono caricate in un forno provvisto di bruciatori, per esempio a metano, e sottoposte a un trattamento a temperatura compresa tra 850 e 950 °C. Tale trattamento consente la compieta combustione di gomma e tele e anche la formazione di un sottile e aderente strato di ossido sulla superficie dei fili, che protegge in seguito l'acciaio evitando una più severa ossidazione, ohe sarebbe dannosa per l’utilizzazione del metallo in acciaieria.

Le matasse metalliche in uscita dal forno rotante vengono raffreddate da una corrente di aria, che si riscalda, in seguito inviata ai bruciatori, i possibili residui solidi del processo di combustione vengono eliminati mediante un nastro-vaglio vibrante.

1 tempi di permanenza delle matasse di filo nel forno rotante sono compresi tra 10 e 20 minuti complessivamente, considerando le fasi di riscaldamento, mantenimento a temperatura e raffreddamento. Il mantenimento a temperatura (850-950 °C) à ̈ contenuto nell’intervallo tra 2 e 7 minuti; tale tempo à ̈ scelto in modo da assicurare la completa combustione della gomma, ma da non consentire una eccessiva ossidazione dell’acciaio. Il forno utilizzato in una realizzazione preferita dell’invenzione, scelto anche per la sua semplicità, à ̈ del tipo continuo a tamburo rotante, con velocità regolabile; sono tuttavia utilizzabili anche altre tipologie di forno, per esempio lineare a griglia mobile, forno rotante, forno statico, purché in grado di realizzare il profilo termico (tempi e temperature) desiderato.

Le matasse raffreddate vengono poi inviate a una pressa che le compatta in blocchi aventi una densità di almeno 500 kg/m<3>, facilmente maneggiabili e stoccabili.

I fumi effluenti dal forno rotante vengono inviati a una camera di postcombustione, mantenuta a una temperatura superiore a 850°C mediante bruciatori a metano, e quindi a recuperatori di calore a olio diatermico, in cui vengono raffreddati a una temperatura attorno a 200°C. L’olio cosi riscaldato viene inviato a un impianto di generazione di corrente elettrica, funzionante secondo il ciclo Rankin. La temperatura della camera di post-combustione à ̈ tale da garantire un contenuto finale di inquinanti nei fumi strettamente controllato e rispondente alle normative vigenti nel luogo di utilizzazione del processo. In uscita, i fumi sono infine inviati a filtri a manica per refiminazione delle particelle solide residue.

Si ottiene in tal modo non solo una nobilitazione di un rifiuto in materia prima appetibile per l'utilizzazione in acciaieria, ma anche una buona produzione di energìa, dovuta al recupero del calore prodotto dalla combustione dei residui di gomma e tela ancora aderenti ai fili di acciaio e dalla combustione del metano nei bruciatori necessari al processo complessivo. Tale produzione di energia à ̈ attestabile attorno a 1000 kWh/h, secondo l’esempio più avanti riportato, e valido per un impianto in grado di trattare attorno a 30.000 t/anno di filo di acciaio armonico inquinato per 8000 ore di funzionamento annuo.

Verrà ora illustrata una realizzazione preferita dell’invenzione in relazione a un impianto sperimentale schematicamente mostrato in Fig.1; tale impianto ha consentito il trattamento di 20 t di filo di acciaio armonico recante circa it 5% di gomma e tela; il filo in uscita dal forno à ̈ stato pressato in balle di circa 60 cm di lato, con una densità compresa tra 590 e 613 kg/m<3>. Le baile sono state poi inviate direttamente in acciaieria elettrica e utilizzate con esito soddisfacente come carica ai forni di fusione.

Matasse di filo 1, mosse a mezzo di una via a rulli 2, vengono alimentate in un forno rotante 3, riscaldato da gas caldi provenienti, attraverso la condotta 8, da un bruciatore 7 alimentato a metano. L’aria necessaria al bruciatore 7 viene portata dalla condotta 9, dopo essere stata preriscaldata dallo scambiatore aria/fumi 10.

Le matasse dì filo in uscita dal forno 3, nel quale sono state trattate per l’eliminazione mediante combustione dei residui di gomma e tela, vengono poste su di nastro-vaglio vibrante 4 sui quale subiscono anche un certo raffreddamento a mezzo di aria, poi inviata ai bruciatori, e quindi poste nella pressa 5 che le trasforma in balle compatte 6.

I fumi caldi che hanno bruciato i residui inquinanti nel forno 3, vengono addotti tramite la condotta 11 in un ulteriore bruciatore a metano 12, qui ulteriormente riscaldati e inviati a uno scambiatore 13, in cui portano a elevata temperatura dell’olio diatermico fatto circolare tra detto scambiatore 13 e un evaporatore 14, in cui si genera vapore a elevata temperatura che a sua volta muove una turbina 15 accoppiata a un generatore elettrico 16. Il bruciatore 12 (o post combustore) ha la funzione specifica di portare ad elevata temperatura i fumi (1100-1200 °C) per la decomposizione termica di eventuali residui organici inquinanti, secondo quanto prescritto dalla legislazione vigente.

I fumi ancora caldi in uscita dallo scambiatore 13 passano a un ulteriore scambiatore 10 in cui riscaldano l’aria in ingresso all’impianto. I fumi vengono quindi inviati dallo scambiatore 13 a dei filtri 17 che eliminano le polveri eventualmente trascinate dai fumi e passano infine al camino 18,

Come si vede, rimpianto illustrato, ancorché sperimentale, prevede una sezione di sfruttamento del calore portato dai fumi in uscita dal forno per la produzione di energia elettrica; le prove effettuate hanno permesso di stabilire che à ̈ possibile recuperare una buona quantità di energia, rendendo economicamente più interessante il processo di recupero dei fili di acciaio dagli pneumatici.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per recupero di fili di acciaio di rinforzo di fianchi e battistrada di pneumatici, opportunamente eliminati dagli pneumatici e recanti ancora aderenti circa 5 - 10% di gomma e tela, caratterizzato dal fatto che detti fili in forma di matasse vengono inviati a un trattamento termico in aria a elevata temperatura, in cui la temperatura viene scelta nel campo compreso tra 850 e 950 °C e il tempo di trattamento in tale intervallo di temperatura à ̈ compreso tra 2 e 10 minuti, preferìbilmente 2-7, tale da assicurare la completa combustione delle sostanze organiche presenti e la formazione sulla superficie dei fili di un sottilissimo strato aderente di ossido protettivo e tale da assicurare che detti fili di acciaio perdono le loro caratteristiche armoniche, diventando duttili. 2.Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui dette matasse di filo di acciaio leggermente ossidato in superficie presentano una purezza superiore al 99%, preferibilmente tra il 99,4 e il 99,9%. 3.Procedimento secondo la rivendicazione 1 , in cui le matasse di filo di acciaio, opportunamente raffreddate, vengono inviate a un nastro-vaglio per la rimozione di residui solidi di combustione ancora presenti e in seguito compattate .