ITVI20110003A1

ITVI20110003A1 - Metodo e impianto per la realizzazione di elementi ceramici

Info

Publication number: ITVI20110003A1
Application number: IT000003A
Authority: IT
Inventors: Amanzio Pozza
Original assignee: Asb S R L; Fiduciaria Vicentina S R L
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-15
Also published as: IT1404088B1; EP2476660A1; EP2476660B1

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione Ã ̈ generalmente applicabile nel settore tecnico dell'impiantistica, ed ha particolarmente per oggetto un metodo ed un impianto per la realizzazione di elementi ceramici.

Stato della Tecnica

E' noto che la realizzazione di elementi ceramici, quali ad esempio biglie sferiche, mattoni o granulati, prevede la realizzazione di un impasto iniziale, generalmente comprendente argilla ed acqua, l'essiccazione dell'impasto cosÃ¬ realizzato e la sua successiva cottura.

Dal semilavorato cotto, mediante varie lavorazioni, si realizza poi il elemento ceramico finito.

E' inoltre noto che sia i processi industriali, quali ad esempio la concia, la lavorazione della carta o quella del legno, che quelli civili, quali ad esempio la depurazione delle acque reflue, generano una grossa quantitÃ di materiali di scarto, spesso difficili da smaltire.

Dalla domanda europea EP1571135 Ã ̈ noto, inoltre, un metodo per la realizzazione di elementi sferici d'argilla espansa che prevede l'impiego, nell'impasto iniziale, di fanghi da depurazione, in modo da smaltirli ed al contempo valorizzare gli stessi.

Tale processo, tuttavia, richiede complessivamente un grosso apporto d'energia, soprattutto in fase di essiccazione e cottura dell'impasto. CiÃ² Ã ̈ aggravato dal fatto che l'impasto iniziale Ã ̈ legato con acqua, la cui evaporazione dall'impasto richiede energia.

Presentazione dellâ€™invenzione

Scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un metodo per la realizzazione di elementi ceramici di facile implementazione ed economicamente vantaggioso.

Un altro scopo dell'invenzione Ã ̈ mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di elementi ceramici che presenti un bilancio energetico favorevole.

Un altro scopo dell'invenzione Ã ̈ mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di elementi ceramici che consenta di produrre energia elettrica.

Un altro scopo dell'invenzione Ã ̈ mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di elementi ceramici che consenta di valorizzare gli scarti industriali e/o civili.

Un altro scopo dell'invenzione Ã ̈ mettere a disposizione un metodo per la realizzazione di elementi ceramici che consenta di recuperare quanto piÃ¹ possibile l'energia in entrata.

Tali scopi, nonchÃ© altri che appariranno piÃ¹ chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un metodo per la realizzazione di elementi ceramici in accordo con la rivendicazione 1.

Nel suo aspetto piÃ¹ generale, il metodo secondo l'invenzione potrÃ prevedere le seguenti fasi, in sequenza: a) predisposizione di un impasto da essiccare; b) passaggio dell'impasto da essiccare in un essiccatore per l'essiccazione dello stesso; c) passaggio dell'impasto essiccato in un forno per la cottura dello stesso; e d) realizzazione di un elemento ceramico a partire dall'impasto cotto.

Nel presente testo, con la dizione â€œpredisposizioneâ€ e derivate si indicherÃ , a meno di indicazioni contrarie, la preparazione di un componente di interesse ad una fase di processo di interesse, includendo quindi qualsiasi trattamento preventivo atto allâ€™espletamento ottimale della stessa fase di interesse, dal semplice prelievo ed eventuale stoccaggio alla purificazione, allâ€™aggiunta di altri materiali, quali ad esempio inerti e/o sabbia, a pre-trattamenti termici e/o chimici e/o fisici e similari.

Il metodo secondo l'invenzione consente di realizzare svariati elementi ceramici, a seconda della tecnica adottata durante la fase d). In particolare, come verrÃ meglio illustrato piÃ¹ avanti, il metodo secondo l'invenzione consente di realizzare elementi sferoidali in argilla espansa, mattoni oppure granulato ceramico. Tali elementi ceramici avranno elevati proprietÃ isolanti, sia dal punto di vista termico che acustico.

L'impasto da essiccare potrÃ comprendere dal 50% all' 80% in peso di argilla e dal 20% al 50% in peso di almeno un legante che includano almeno il 40% di sostanza organica, e preferibilmente dal 50% all'80% in peso di quest'ultima.

Nel presente documento, ove non altrimenti specificato, la dizione â€œ% in pesoâ€ o similari indica la percentuale in peso di un componente di interesse rispetto alla massa totale nel quale Ã ̈ inserito, su base secca.

In tal modo, si introdurrÃ nell'impasto da essiccare un'elevata quantitÃ di sostanza ad alto potere calorifico, la cui energia potrÃ essere recuperata nelle successive fasi.

Il legante potrÃ includere una fase liquida ed, eventualmente, una fase solida. Il legante potrÃ comprendere materiale di scarto civile e/o industriale, in modo da valorizzarlo ed eliminare il problema dello smaltimento dello stesso.

Vantaggiosamente, il legante potrÃ comprendere fanghi civili o industriali scelti nel gruppo comprendente: fanghi dell'industria conciaria, fanghi dell'industria cartaria, fanghi dell'industria della lavorazione del legno, fanghi di depurazione di acque reflue oppure una miscela di due o piÃ¹ di questi.

D'altra parte, il legante potrÃ comprendere oli esausti industriali e/o residui organici.

Durante la fase c) di cottura, infatti, vi potrÃ essere una fase c') di generazione di energia elettrica, in modo da recuperare l'energia dovuta alla combustione del materiale organico.

Grazie a tali caratteristiche, il metodo secondo l'invenzione consentirÃ di realizzare elementi ceramici di buona qualitÃ a partire da materiali di scarto civile e/o industriale, risolvendo al contempo il problema dello smaltimento e della valorizzazione degli stessi.

Inoltre, grazie alla selezione di scarti industriali e/o civili con un'elevata quantitÃ di sostanza organica, Ã ̈ possibile generare quantitÃ rilevanti di energia che potranno essere impiegate per la generazione di energia elettrica.

Preferibilmente, lâ€™impasto da essiccare non sarÃ legato con acqua, in modo da evitare di spendere energia per farla evaporare nelle successive fasi.

A tale scopo, la fase c') di generazione di energia elettrica potrÃ essere realizzata mediante convogliamento dei fumi in uscita dai mezzi di cottura, che potranno comprendere un forno, in una caldaia a vapore per la successiva alimentazione di una turbina.

Opportunamente, il metodo secondo l'invenzione potrÃ comprendere una fase c'') di raffreddamento dell'impasto in uscita dal forno di cottura per recuperarne il calore e convogliarlo ai mezzi di essiccazione, che potranno comprendere un essiccatore.

In maniera vantaggiosa, lâ€™impasto da essiccare potrÃ presentare unâ€™umiditÃ compresa fra il 10% ed il 40% in peso rispetto al peso totale dellâ€™impasto, preferibilmente compresa fra il 10% ed il 30% ed ancor piÃ¹ preferibilmente compresa fra il 15% ed il 25%.

In tal modo, si eviterÃ di dover spendere energia per far evaporare lâ€™acqua nelle successive fasi.

Vantaggiosamente, l'impasto da essiccare potrÃ comprendere inoltre fanghi di dragaggio o di fitodepurazione.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, Ã ̈ previsto un impianto per la realizzazione di elementi ceramici in accordo con la rivendicazione 10.

Forme di realizzazione vantaggiose del trovato sono definite in accordo con le rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un metodo per la realizzazione di elementi ceramici secondo l'invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG.1 Ã ̈ uno schema a blocchi del metodo secondo l'invenzione;

la FIG.2 Ã ̈ una vista schematica di un impianto per la realizzazione di elementi sferoidali in argilla espansa, in accordo con una particolare forma di realizzazione del metodo secondo l'invenzione.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, il metodo secondo l'invenzione potrÃ essere particolarmente indicato per la produzione di elementi ceramici di vario tipo, quali ad esempio elementi sferoidali in argilla espansa, mattoni oppure granulato ceramico.

In FIG. 2 Ã ̈ illustrato, a scopo esemplificativo e non limitativo, un impianto 1 per la realizzazione di elementi sferoidali in argilla espansa. Si comprende, tuttavia, che tale impianto, con le opportune modifiche, potrÃ altresÃ¬ essere impiegato per la realizzazione di mattoni oppure granulato ceramico, senza uscire dall'ambito di tutela dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.

Nel suo aspetto piÃ¹ generale, il metodo secondo l'invenzione potrÃ essere prevedere le seguenti fasi, in sequenza: a) predisposizione di un impasto da essiccare, che potrÃ essere effettuata nell'area A dell'impianto 1; b) passaggio dell'impasto da essiccare in mezzi di essiccazione 2, che potranno comprendere un essiccatore, per l'essiccazione dello stesso, che potrÃ essere effettuata nell'area B dell'impianto 1; c) passaggio dell'impasto essiccato in mezzi di cottura 3, che potranno comprendere un forno, per la cottura dell'impasto essiccato, che potrÃ essere effettuata nell'area C dell'impianto 1; e d) realizzazione di un elemento ceramico a partire dall'impasto cotto, che potrÃ essere effettuata nell'area D dell'impianto 1.

La aree A, B, C e D dell'impianto 1 sono racchiuse da linee chiuse tratteggiate.

Nell'area A potranno essere predisposte le materie prime, che potranno essere semplicemente prelevate da un sito di stoccaggio interno od esterno a quest'area oppure potranno provenire direttamente da siti esterni e qui portate mediante appositi mezzi di trasporto, ad esempio camion o similari.

In una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, le materie prime potranno essere essenzialmente due: una miscela argillosa naturale o di cava ed almeno un legante.

Le miscele argillose di cava presentano un'altissima percentuale di argilla, normalmente superiore all'80%. Per innalzare ulteriormente la percentuale di argilla, alla miscela argillosa potranno essere aggiunti fanghi di dragaggio o di fitodepurazione, i quali presentano anch'essi un'alta percentuale di argilla, generalmente superiore al 50%.

Il legante dovrÃ includere almeno il 40% di sostanza organica, e preferibilmente dal 50% all'80% di sostanza organica. L'impasto non dovrÃ essere legato con acqua.

Vantaggiosamente, il legante potrÃ includere, rispettivamente essere costituito da, materiale di scarto civile e/o industriale.

In generale, il legante potrÃ comprendere oli esausti, eventualmente industriali, residui organici, ad esempio residui da allevamento animale, e/o fanghi civili o industriali scelti nel gruppo comprendente: fanghi dell'industria conciaria, fanghi dell'industria cartaria, fanghi dell'industria della lavorazione del legno, fanghi di depurazione di acque reflue oppure una miscela di due o piÃ¹ di questi.

Tutti questi leganti presentano generalmente un'elevata percentuale di sostanza organica, generalmente superiore al 40%.

Le materie prime potranno essere lavorate in vario modo, in modo che l'impasto da essiccare, da inserire nell'essiccatore 2, comprenda dal 50% all' 80% in peso di argilla e dal 20% al 50% in peso di legante. L'impasto da essiccare potrÃ altresÃ¬ contenere materiali inerti, quali ad esempio sabbia o pietrisco, metalli pesanti, provenienti dai fanghi industriali impiegati, terra ed eventuali impuritÃ .

Al di sotto del 20% di legante, infatti, la quantitÃ di sostanza organica in miscela sarebbe insufficiente ad ottenere un'adeguata generazione successiva, mentre al di sopra del 50% di legante i elementi ceramici finali presenterebbero proprietÃ meccaniche insoddisfacenti.

Il rapporto argilla/legante nell'impasto da essiccare dipende dalle caratteristiche chimico fisiche degli stessi, ad esempio dalla viscositÃ del legante, dalla sua umiditÃ , dal fatto che l'argilla sia â€œgrassaâ€ o â€œmagraâ€ e similari.

In una configurazione particolarmente preferita, il legante potrÃ essere costituito sia dai fanghi civili e/o industriali che da oli esausti e/o residui organici.

In tal caso, vi potrÃ essere una prima fase a') di preparazione di un primo impasto, che potrÃ essere composto da miscela argillosa, eventualmente fanghi di dragaggio o di fitodepurazione e fanghi civili e/o industriali, ed una successiva seconda fase a'') di aggiunta a tale impasto degli oli esausti e/o residui organici per la realizzazione dell'impasto da essiccare.

CiÃ² potrÃ avvenire esclusivamente se il primo impasto presenterÃ un'umiditÃ inferiore al 20%, altrimenti la successiva aggiunta degli oli esausti e/o residui organici darebbe luogo a elementi ceramici con proprietÃ meccaniche insoddisfacenti.

Il primo impasto verrÃ preparato immettendo nel primo mescolatore 4, che potrÃ essere del tipo orizzontale, e da qui nel primo trituratore 5, del tipo a cilindri contrapposti, per portare il primo impasto ad una granulometria di circa 1 - 10 mm. A monte del primo mescolatore 4, vi potranno essere mezzi per controllare l'umiditÃ del primo impasto in entrata al mescolatore.

In seguito, tale primo impasto Ã ̈ introdotto nel secondo mescolatore 6, che potrÃ essere simile al primo, nel quale avverrÃ l'aggiunta degli oli esausti e/o dei residui organici.

Opportunamente, i fanghi civili e/o industriali potranno essere presenti nell'impasto da essiccare in una percentuale in peso compresa fra il 10% ed il 40%, preferibilmente fra il 20% ed il 40% ed ancor piÃ¹ preferibilmente fra il 30% ed il 40%, mentre gli oli esausti e/o i residui organici potranno essere presenti nell'impasto da essiccare in una percentuale in peso compresa fra il 5% ed il 20%.

Dal mescolatore 6, l'impasto da essiccare potrÃ passare in un secondo trituratore 7, che potrÃ essere simile al primo, per portare l'impasto stesso ad una granulometria media di 1 mm.

Da qui, l'impasto da essiccare potrÃ eventualmente essere stoccato in polmoni di accumulo 8, che potranno essere ad esempio contenitori in cassette metalliche, che consentirÃ di sopperire ad eventuali discontinuitÃ di approvigionamento delle materie prime.

L'impasto da essiccare potrÃ quindi essere pellettizzato in un apposito estrusore 9, per realizzare pellets P di 4 - 25 mm di diametro e 15 - 25 mm di lunghezza.

Da qui, i pellets P potranno passare in un tamburo girevole 10, che ruotando ad alta velocitÃ conferirÃ loro la forma generalmente sferoidale S, e poi introdotti nell'essiccatore 2, nel quale potrÃ avvenire la fase b) di essiccazione di cui sopra Tale fase sarÃ esclusivamente presente nel caso i elementi ceramici da realizzare siano elementi sferoidali. Nel caso in cui, invece, si vogliano realizzare mattoni piuttosto che granulato ceramico, i pellets in uscita dall'estrusore 9 potranno essere direttamente essiccati nell'essiccatore 2.

Opportunamente, quest'ultimo potrÃ essere un tamburo girevole oppure un tunnel di essiccazione, di tipo in sÃ© noto, nel quale l'impasto, opportunamente configurato da lavorazioni precedenti, verrÃ investito da una corrente d'aria ad una temperatura T1di circa 160 â€“ 180 °C per passare da un'umiditÃ in iziale di circa 15 -25% ad un'umiditÃ finale di circa 1- 3%. In generale, per la produzione di elementi sferoidali si preferirÃ impiegare un tamburo girevole, mentre per la produzione di mattoni o di granulato si preferirÃ impiegare un essiccatore a tunnel.

Il prodotto in uscita dall'essiccatore 2, che presenterÃ consistenza solida, passerÃ quindi nel successivo forno 3, in cui avverrÃ la fase c) di cottura del metodo secondo l'invenzione.

Il forno 3 cuocerÃ l'impasto precedentemente essiccato a temperature T2progressivamente maggiori, fino a circa 1000 - 1200 °C, in modo che il materiale ceramico passi da una fase solida ad una pastosa, quindi ad una vetrosa.

In tal modo, le sostanze inquinanti presenti nei fanghi di partenza verranno vetrificate, e cosÃ¬ inertizzate.

Il prodotto cotto presenterÃ elevate caratteristiche meccaniche e fisicochimiche, altamente poroso con porositÃ chiusa, avrÃ bassa densitÃ , nell'ordine di 0,6/1 Kg/m<3>, ottimamente isolante sia dal punto di vista termico che acustico.

Durante la fase c) di cottura, dai pellets/elementi sferoidali di impasto cotto si sprigionerÃ una fase gassosa che espanderÃ gli stessi, abbassandone la densitÃ .

I gas che si sprigionano durante la cottura saranno ricchi di idrocarburi, dato l'alto tenore in sostanza organica dell'impasto iniziale. CiÃ² potrÃ essere opportunamente sfruttato per la realizzazione di una fase c'') di generazione di energia elettrica.

I gas, infatti, potranno essere opportunamente convogliati, tramite una condotta 11, per alimentare una caldaia a vapore 12. Quest'ultima, a sua volta, potrÃ alimentare una turbina 13 per la produzione di energia elettrica, che potrÃ essere sfruttata per il funzionamento dell'impianto 1 stesso e/o venduto alla rete elettrica.

Allo scopo, l'albero di potenza 14 della turbina 13 potrÃ essere collegato, previa un alternatore 15, ad una macchina 16 per la trasformazione dell'energia meccanica in energia elettrica.

Il forno 3 potrÃ essere di qualsivoglia tipo. Preferibilmente, esso sarÃ un tamburo girevole per la produzione degli elementi sferoidali, cosÃ¬ da evitare che i singoli elementi si aggreghino fra di loro, mentre sarÃ un forno a tunnel per quella dei mattoni o del granulato.

In particolare, nel caso il forno 3 sia un tamburo girevole, al fine di controllare al meglio la combustione degli elementi sferoidali, il bruciatore potrÃ essere di tipo tangenziale.

Dopo la cottura, vi potrÃ essere una fase di raffreddamento c'') degli elementi cotti, che potrÃ essere realizzata in un idoneo tunnel di raffreddamento a convezione forzata 17 con aria a temperatura T3ambiente.

Il gradiente termico orario ottimale per evitare problemi di infragilimento dei prodotti potrÃ essere di 150 - 300 °C, ad esclusion e della zona fra i 500 °C ed i 650 °C, in cui occorrerÃ raffreddare gli stessi molto p iÃ¹ lentamente, attorno ai 50 °C/ora.

Data l'elevata temperatura dei prodotti in uscita dal forno 3, durante questa fase la corrente convettiva potrÃ essere convogliata, mediante un'apposita condotta 18, verso l'essiccatore 2, in modo da recuperare il calore dalla stessa.

Una volta raffreddati i prodotti, vi Ã ̈ la fase d) di realizzazione dei vari elementi ceramici, che potrÃ avvenire nell'area D dell'impianto 1. Tale fase sarÃ diversa a seconda del prodotto finale.

Per la realizzazione di elementi sferoidali, infatti, la fase d) prevede la separazione delle stesse per gravitÃ in un calibratore 19 munito di una serie di setacci 20, che potranno essere scelti in funzione dei diametri desiderati.

Sia per l'ottenimento dei mattoni che per quello del granulato ceramico, invece, il prodotto in uscita dal forno a tunnel e successivamente raffreddato Ã ̈ un blocco unico, che potrÃ essere segato per ottenere mattoni di dimensioni opportune oppure frantumato per ottenere il granulato.

L'invenzione potrÃ essere meglio compresa grazie al seguente esempio, che viene fornito a scopo esemplificativo e non limitativo dell'invenzione stessa.

Esempio

Un primo impasto di una miscela argillosa, fanghi di fitodepurazione e di un legante costituito da fanghi dell'industria conciaria e fanghi di depurazione di acque reflue viene dapprima predisposto e poi inserito prima nel mescolatore 4 e successivamente nel primo trituratore 5, nel quale i cilindri controrotanti presentano una velocitÃ di 350 giri/min.

Il primo impasto, ridotto dal trituratore 5 ad una granulometria media di circa 10 mm, viene quindi introdotto nel secondo mescolatore 6. Nello stesso, al primo impasto viene aggiunto un altro legante costituito da olio esausto.

L'impasto cosÃ¬ preparato, destinato ad essere estruso, potrÃ presentare la seguente composizione:

- argilla 60%

- legante 40% di cui - fanghi industria conc. depur. 35%

- olio esausto 5% L'impasto da essiccare, quindi, verrÃ dapprima introdotto nel secondo trituratore 7 per ridurne la granulometria ad 1 mm, e poi pellettizzato nell'estrusore 9, in modo da realizzare pellets P di 20 mm di lunghezza e 15 mm di diametro, di consistenza pastosa, aventi un'umiditÃ di circa il 20% ed un grado di vuoto del 20% -50%. A causa degli attriti, essi presenteranno altresÃ¬ una temperatura di circa 50 °C â€“ 80 °C.

I pellets P vengono quindi introdotti nel tamburo 10, girevole ad una velocitÃ di 10 / 40 giri/min, nel quale acquistano la configurazione di sfere S di circa 10 - 20 mm di diametro.

Le sfere S cosÃ¬ formate vengono introdotte nell'essiccatore 2, dal quale usciranno essiccate con un'umiditÃ inferiore al 2% ed una temperatura di circa 180 °C. La consistenza delle sfere S sarÃ dura ed indeformabile al tatto, anche se la loro fragilitÃ sarÃ tale che le stesse potranno essere facilmente rotte mediante un martello o utensile similare.

Le sfere S, cosÃ¬ essiccate, vengono introdotte nel forno 3, nel quale saranno cotte ad una temperatura di circa 1000 - 1200 °C. I n tale fase, esse si espandono, aumentando leggermente il loro diametro che potrÃ essere compreso fra i 15 mm e i 25 mm.

I vapori in uscita dal forno 3 saranno convogliati, mediante la condotta 11, alla caldaia 12. Quest'ultima sarÃ atta ad alimentare la turbina 13, la quale a sua volta sarÃ atta ad azionare la macchina per la produzione di energia elettrica 16. Dalla caldaia 12 uscirÃ altresÃ¬ una corrente di aria pura (filtrata) a circa 250 °C, il cui calore potrÃ essere recuperato.

Le sfere S, che escono dal forno 3 ad una temperatura di circa 1100 °C, saranno introdotte nel tunnel di raffreddamento 17, da dove usciranno ad una temperatura inferiore a 200 °C, quindi vagliate nel calibratore 19 ed infine stoccate.

Dal punto di vista energetico, basandosi sull'esperienza dell'industria ceramica, Ã ̈ possibile stimare che tutto il processo di produzione delle sfere S ha bisogno di circa 750 KWh per tonnellata di prodotto.

Tale consumo Ã ̈ dato principalmente dalla fase c) di cottura, che avviene a temperature molto elevate, oltre all'aliquota di energia elettrica occorrente per far funzionare le varie macchine. Un'altra aliquota di energia occorrerebbe nella fase b) di essiccazione, ma, come visibile in FIG. 2, nell'essiccatore 2 si utilizza il calore recuperato dal raffreddamento delle sfere S nel tunnel 17.

Orbene, i fanghi di depurazione o dell'industria, a causa dell'elevata percentuale di materiale organico, presentano, generalmente, un potere calorifico di 3500 â€“ 5500 KWh per tonnellata di prodotto secco. L'olio combustibile, poi, presenta un potere calorifico di circa 9000 â€“ 10000 KWh per tonnellata di prodotto secco.

Il potere calorifico del legante di cui sopra, quindi, Ã ̈ pari a circa 1225 â€“ 1925 KWh per tonnellata apportati dai fanghi e circa 450 â€“ 500 KWh per tonnellata apportati dall'olio combustibile.

Il bilancio energetico globale del processo, quindi, preso il potere calorifico massimo del legante, Ã ̈ di:

1925 KWh/tonn 500 KWh/tonn â€“ 750 KWh/tonn = 1675 KWh/tonn

Tale energia viene impiegata nella fase c') di produzione di energia elettrica. In altre parole il processo secondo l'invenzione, oltre a consentire di produrre elementi ceramici in modo semplice ed economico, valorizzando prodotti di scarto industriali e/o civili, presenta anche un bilancio energetico estremamente favorevole.

Il processo secondo l'invenzione, infatti, non solo consente di recuperare tutta l'energia in entrata, ma presenta anche un surplus di energia che viene impiegata per la produzione di energia elettrica. CiÃ² si traduce, naturalmente, in un importante vantaggio economico.

Il prodotto finito Ã ̈ stato testato per verificarne lâ€™effettiva inertizzazione a seguito del processo subito. Lâ€™analisi chimica classica ha dato i risultati riportati nella seguente tabella 1, nella quale la terza colonna si riferisce alle analisi condotte sulle sfere S essiccate e la quarta a quelle condotte sulle sfere S cotte.

Tabella 1

Composto UnitÃ misura Sfere S essiccate Sfere S cotte Ammonio (NH4) mg/kg Ms 1000 <5 Azoto totale Kjeldahl (NTK) g/kg Ms 7,6 <0,10 Indice fenolo mg/kg Ms 0,25 <0,10

Nitrati (N) mg/kg Ms <5,0 <5,0 Nitriti (N) mg/kg Ms <5,0 <5,0 Fosforo(P) mg/kg Ms 15000 16000 Solfati (SO4) mg/kg Ms 9000 3600 Cloruri (CI) mg/kg Ms 3500 30 Carbonio organico totale (COT) % Ms 6 <0,10

Fluoruri (F) mg/kg Ms <25 N.M

Da tale analisi appare chiaro che praticamente tutto il carbonio organico Ã© scomparso, cosi come i cloruri ed i composti azotati, ossidati e volatilizzati durante la cottura. La concentrazione dei solfati Ã© nettamente diminuita.

In pratica, le materie ossidabili alle alte temperature sono state quasi totalmente estratte.

Lâ€™analisi relativa ai metalli pesanti Ã ̈ riportata nella seguente tabella 2.

Tabella 2

Composto UnitÃ misura Sfere S essiccate Sfere S cotte Alluminio (Al)<mg/kg Ms>14000 18000 Antimonio (Sb)<mg/kg Ms>5,8 1,2 Arsenico (As)<mg/kg Ms 7 5>Bario (Ba)mg/kg Ms 155 150Berillio (Be)mg/kg Ms 0,58 0,35 Cadmio (Cd)<mg/kg Ms>1,5 <0,10 Calcio (Ca)<mg/kg Ms>96000 70000 Cromo (Cr)<mg/kg Ms>50 45Cobalto (Co)mg/kg Ms 6,2 6,3Rame (Cu)mg/kg Ms 180 135Stagno (Sn)mg/kg Ms 13 8Ferro (Fe)mg/kg Ms 44000 25000 Lantanio (La)<mg/kg Ms 11 14>Litio (Li)mg/kg Ms 13 9,8Magnesio (Mg)mg/kg Ms 4600 3600Manganese (Mn)mg/kg Ms 210 135Mercurio (Hg)mg/kg Ms 0,92 <0,05 Molibdeno (Mo)<mg/kg Ms 2,5 47>Nichel (Ni)mg/kg Ms 20 18 Oro(Au)<mg/kg Ms><5,0 <5,0 Palladio (Pd)<mg/kg Ms><5,0 <5,0Platino (Pt)mg/kg Ms 9,9 6,2Piombo (Pb)mg/kg Ms 58 7,8Potassio (K)mg/kg Ms 3200 1600Scandio (Se)mg/kg Ms 1,5 3,2Selenio (Se)mg/kg Ms <1 <1Silicio (Si)mg/kg Ms 2500 900Sodio (Na)mg/kg Ms 2600 1000Zolfo (S)mg/kg Ms 7800 1800Stronzio (Sr)mg/kg Ms 360 320

Tellurio (Te)<mg/kg Ms 5 4,5>

Tallio (TI)mg/kg Ms <2,0 <2,0Titanio (Ti)mg/kg Ms 210 840Tungsteno (W)mg/kg Ms <50 <50

Vanadio (V)mg/kg Ms 48 35

Zinco (Zn)mg/kg Ms 450 300Zirconio (Zr)mg/kg Ms <2,0 3,3

Da tale analisi Ã ̈ evidente che molti dei metalli pesanti sono stati abbattuti, anche di molto, durante la cottura.

Per quanto riguarda gli altri inquinanti organici, si sono avuti i seguenti risultati: - nessun idrocarburo aromatico policiclico

- nessun solvente monoaromatico

- indice idrocarburi nullo

- nessun solvente clorato

- nessuna traccia di PCB

Sulle sfere S cotte sono stati poi eseguiti test di lisciviazione e percolazione, al fine di verificarne il comportamento a contatto con acque meteorologiche durante ii loro stoccaggio, o rispetto alle acque di miscelazione, per un eventuale utilizzo nei calcestruzzi. I risultati delle analisi sono riportati nella seguente tabella 3.

Tabella 3

Composto Frazione Eluente Frazione Frazione lisciviata analizzato percolata percolata [mg/kg Ms] [µg/l] [mg/kg Ms] [µg/l] Alluminio (Al)<0,5 45 6,5 650>Antimonio (Sb)<0 <5,0 0 <5,0>Arsenico (As)0,053 5,5 0 <5,0Bario (Ba)0,8 10 0,85 10 Berillio (Be)<0 <2,0 0 <2,0>Cadmio (Cd)0 <0,1 0,001 0,1Calcio (Ca)3500 32000 2900 280000Cromo (Cr)0,15 16 0 <2,0 Cobalto (Co)<0 <2,0 0 <2,0>Rame (Cu)0 <2,0 0 <2,0 Stagno (Sn)<0 <15 0 <15>Ferro (Fe)<0 <20 0 <20>Lantanio (La)<0 <6,0 0 <6,0>Litio (Li)0,5 50 0,57 56 Magnesio (Mg)<0,4 40 0,43 43>Manganese (Mn)<0 <1,0 0 <1,0>Mercurio (Hg)0 <0,03 0 <0,03Molibdeno (Mo)<0,5 550 <0,5 490Nichel (Ni)0 <5,0 0 <5,0Oro(Au)0 <5,0 0 <5,0 Palladio (Pd)<0 <50 0 <50>Platino (Pt)<0 <45 0 <45>Piombo (Pb)0 <5,0 0 <5,0Potassio (K)40 3700 55 5500 Scandio (Se)<0 <2,0 0 <2,0>Selenio (Se)0 <5,0 0,065 6,2Silicio (Si)25 2800 92 9200Sodio (Na)25 2400 28 2800Zolfo (S)1200 110000 1100 110000Stronzio (Sr)3,5 350 3,5 350 Tellurio (Te)<0 <15 0 <15>Tallio (TI)0 <5,0 0 <5,0 Titanio (Ti)<0 <2,0 0 <2,0>Tungsteno (W)<0,7 68 0,4 40>Vanadio (V)0,26 27 0,21 21Zinco (Zn)0 <2,0 0,025 2,5 Zirconio (Zr)<0 <12 0 <10>

Tali risultati consentono di concludere che le materie ossidabili sono scomparse dal granulato e sono confluite nei fumi e nei residui atmosferici, mentre gli altri inquinanti sono stati inertizzati ed imprigionati permanentemente nel corpo ceramico.

Questâ€™ultimo risulta inerte e non inquinante anche a contatto con acqua, il che lo rende adattissimo allâ€™impiego in ambiti domestici, ad esempio in campo edilizio.

Dai risultati sopra riportati appare evidente che il trovato raggiunge gli scopi prefissatisi.

Il metodo e l'impianto secondo lâ€™invenzione sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela del trovato.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Un metodo per la realizzazione di elementi ceramici comprendente le seguenti fasi: a) predisposizione di un impasto da essiccare comprendente dal 50% all' 80% in peso di argilla e dal 20% al 50% in peso di almeno un legante che include almeno il 40% di sostanza organica; b) essiccazione di detto impasto; c) cottura dell'impasto essiccato; d) realizzazione di un elemento ceramico a partire da detto impasto cotto; in cui detto almeno un legante comprende materiale di scarto civile e/o industriale, detta fase c) di cottura comprendendo una fase c') di generazione di energia elettrica, in modo da recuperare l'energia dovuta alla combustione di detta sostanza organica introdotta in detto impasto da essiccare.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta fase c) di cottura Ã ̈ realizzata mediante il passaggio di detto impasto essiccato all'interno di mezzi di cottura (3), i fumi in uscita da detti mezzi di cottura (3) essendo suscettibili di azionare una turbina (12) per la realizzazione di detta fase c') di generazione di energia elettrica.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui detta fase b) di essiccazione Ã ̈ realizzata mediante il passaggio di detto impasto da essiccare all'interno di mezzi essiccatori (2), detta fase c) di cottura comprendendo una fase c'') di raffreddamento di detto impasto e di recupero del calore per convogliarlo a detti mezzi essiccatori (2).
4. Metodo secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui detto almeno un legante comprende dal 50% all'80% di sostanza organica.
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un legante comprende fanghi civili o industriali scelti nel gruppo comprendente: fanghi dell'industria conciaria, fanghi dell'industria cartaria, fanghi dell'industria della lavorazione del legno, fanghi di depurazione di acque reflue oppure una miscela di due o piÃ¹ di questi.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un legante comprende oli esausti industriali e/o residui organici.
7. Metodo secondo le rivendicazioni 5 e 6, in cui detto legante Ã ̈ costituito sia da detti fanghi civili e/o industriali che da detti oli esausti e/o residui organici, detta fase a) di predisposizione di detto impasto da essiccare comprendendo una prima fase a') di preparazione di un primo impasto che include detta argilla e detti fanghi civili e/o industriali ed una seconda fase a'') di aggiunta a detto primo impasto di detti oli esausti e/o residui organici per la realizzazione di detto impasto da essiccare, detto primo impasto avendo un'umiditÃ inferiore al 20%.
8. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti fanghi civili e/o industriali sono presenti in detto impasto da essiccare in una percentuale in peso compresa fra il 10% ed il 40%, preferibilmente fra il 20% ed il 40% ed ancor piÃ¹ preferibilmente fra il 25% ed il 35%, detti oli esausti e/o residui organici essendo presenti in detto impasto da essiccare in una percentuale in peso compresa fra il 10% ed il 20%.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto impasto da essiccare comprende inoltre fanghi di dragaggio o di fitodepurazione.
10. Un impianto per la realizzazione di elementi ceramici comprendente: - mezzi per la predisposizione di un impasto da essiccare (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) comprendente dal 50% all' 80% in peso di argilla e dal 20% al 50% in peso di almeno un legante che include almeno il 40% di sostanza organica; - mezzi (2) per l'essiccazione di detto impasto; - mezzi (3) per la cottura dell'impasto essiccato; - mezzi (19) per la realizzazione di un elemento ceramico a partire da detto impasto cotto; in cui detto almeno un legante comprende materiale di scarto civile e/o industriale, detti mezzi di cottura (3) comprendendo mezzi (11, 12, 13, 14, 15, 16) per la generazione di energia elettrica, in modo da recuperare l'energia dovuta alla combustione di detta sostanza organica introdotta in detto impasto da essiccare.