Schede riciclaggio

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Schede riciclaggio

  1. 1. SCHEDE RICICLAGGIO -Materiali ferrosi: Ferro -Materiali non ferrosi: Alluminio Andrea Atzori http://www.novambiente.it/ 16/10/2013
  2. 2. Riciclaggio materiali ferrosi http://it.wikipedia.org/wiki/Riciclaggio_dei_materiali_ferrosi Ferro Il ferro è l'elemento chimico di numero atomico 26. La parola "ferro" è usata nel linguaggio comune per indicare le "leghe di ferro" a bassa resistenza definiti acciai dolci. Tale elemento lo si trova sempre legato ad altri quali: carbonio, silicio, manganese, cromo, nichel, ecc. Con il carbonio il ferro forma le sue due leghe più conosciute: l'acciaio e la ghisa. A livello industriale si riesce ad ottenere ferro con una purezza che si avvicina al 100%, tale prodotto viene poi utilizzato per essere legato ad altri elementi chimici per ottenere leghe dalle più diverse caratteristiche. Estremamente importante nella tecnologia per le sue caratteristiche meccaniche, la sua lavorabilità, in passato fu tanto importante da dare il nome ad un intero periodo storico, l' età del ferro. http://it.wikipedia.org/wiki/Ferro
  3. 3. Fonte Hi-Tech Ambiente 01/09/2013 n.6 Nella crosta terrestre Fe = dal 3% al 5%, non si trova mai allo stato puro (salvo in qualche meteorite), i minerali d’interesse industriale sono gli ossidi: soprattutto l’ematite http://it.wikipedia.org/wiki/Ematite e la magnetite http://it.wikipedia.org/wiki/Magnetite. Alcuni processi di produzione come quello del forno ad arco elettrico http://it.wikipedia.org/wiki/Forno_ad_arco_elettrico prevedono l’impiego di rottame di ferro come componente principale della carica; in media, l’utilizzo di ferro e acciaio di recupero consente di risparmiare il 70% di energia rispetto alla produzione di ferro o acciaio partendo dai minerali L’impatto ambientale del ferro è modesto rispetto a quello degli altri metalli, se valutato per unità di peso; diventa però rilevante in considerazione degli enormi quantitativi prodotti dall’industria siderurgica mondiale (circa 1,4 miliardi di tonn/anno, corrispondenti al 95% della produzione complessiva di tutti i metalli). Punti critici d’impatto ambientale: -emissione di polveri dai nastri trasportatori e dalle aree di stoccaggio dei minerali e del carbon fossile; -emissioni di diossine e piombo dalle aree di sinterizzazione http://it.wikipedia.org/wiki /Sinterizzazione e pellettizzazione del minerale di ferro; -emissione di idrocarburi aromatici http://it.wikipedia.org/wiki/Idrocarburi_aromatici leggeri (benzene, toluene, xileni) e pesanti (idrocarburi policiclici) -Emissione di monossido di carbonio (CO http://it.wikipedia.org/wiki/Monossido_di_carbonio) e ossidi di zolfo dagli altiforni e dai convertitori a ossigeno
  4. 4. Il processo di produzione del Ferro si basa su una reazione chimica in cui il carbonio del coke si “appropria” dell’ossigeno contenuto nel minerale di ferro, le emissioni di CO 2 sono inevitabili: per ogni tonnellata di acciaio prodotta vengono immesse in atmosfera circa 2 tonn di CO2 a livello globale l’industria siderurgica incide per oltre il 15% di tutte le emissioni industriali. Anche la produzione di acciaio mediante i processi ad arco elettrico ha un impatto ambientale tutt’altro che trascurabile. Le emissioni di CO2 sono inferiori rispetto a quelle del processo a ciclo integrale; poiché la principale mateira prima è costituita da rottami di fero, e quindi non occorre carbone ed è assente la cokeria; la CO2 che non viene emessa nel processo è però in gran parte emessa “a monte”; cioè nella fase di produzione dell’energia elettrica necessaria per il funzionamento dei forni ad arco. Altri punti critici del processo sono le emissioni di polveri e di metalli pesanti; sono presenti anche emissioni di diossine e PCB, questi ultimi provenienti soprattutto dai rottami di auto a fine vita.
  5. 5. Riciclaggio materiali non ferrosi Alluminio http://it.wikipedia.org/wiki/Alluminio Nella crosta terrestre Al = circa 8%, si torva in piccole quantità nella maggior parte delle rocce e fortemente legato ad altri elementi come il silicio http://it.wikipedia.org/wiki/Silicio . La produzione industriale avviene soprattutto a partire dalla bauxite http://it.wikipedia.org/wiki/Bauxite che è un ossido idrato di alluminio, con presenz adi ossidi di ferro, di silicio e altri metalli. In Italia circa il 40% dell’alluminio viene prodotto a partire da materiali di riciclo che consente di risparmiare il 90% dell’energia necessaria per produrre il materiale partendo dalla bauxite. L’impatto ambientale della produzione di alluminio è maggiore di quella del ferro ma ripaga in parte il suo “debito energetico” contribuendo a ridurre i consumi di carburante (e quindi le emissioni di CO2) non solo quando sostituisce l’acciaio nella struttura dei veicoli, ma anche quando consente di realizzare imballaggi con peso ridotto.
  6. 6. Processo di produzione a partire da bauxite. L’impatto ambientale della produzione di alluminio non si esaurisce nel consumo energetico, per quanto questo sia l’aspetto più rilevante. Occorre in primo luogo considerare il processo di produzione dell’ossido di alluminio a partire dalla bauxite; questa viene macinata e tratta sotto pressione a 175 °C con soluzione concentrata di soda, in modo da sciogliere l’ossido di alluminio, lasciando al fondo una sospensione di silicio, ossidi di ferro e ossidi di titanio, denominato “fango rosso”. Successivamente, la soluzione contenente l’ossido di alluminio viene separata per decantazione, raffreddata e diluita, in modo da precipitare l’alluminio come idrossido; questo viene lavato con acqua e scaldato fino a 1.050 °C in forno rotativo, dal quale esce l’ossido di alluminio puro al 99,5% (allumina http://it.wikipedia.org/wiki/Allumina), che è la materia prima per la successiva fase di preparazione del metallo. Questo trattamento presenta un notevole impatto ambientale a causa del consumo di acqua (circa 1.100 litri per ogni tonnellata di bauxite trattata), e soprattutto a causa dei problemi di smaltimento dei fanghi rossi, che sono tossici sia per l’uomo sia per l’ambiente, a casusa della presenza di soda. Per ogni tonnellata di allumina prodotta si generano circa 1,3 ton di fanghi, che in passato venivano frequentemente smaltiti in mare; oggi questo è vietato, ed in genere i fanghi vengono scaricati in bacini artificiali, dove restano indefinitamente in attesa che la decantazione, l’evaporazione naturale e la reazione della soda con la CO2 atmosferica rendano il residuo atto al conferimento in discariche autorizzate.
  7. 7. Si deve rilevare che i fanghi rossi non contengono sostanze nocive, oltre alla soda, per cui teoricamente sarebbe semplice neutralizzarli con acidi e renderli utilizzabili come materiali inerti per processi di recupero ambientale: il problema è unicamente di carattere economico. Il passaggio finale per la produzione dell’alluminio è l’elettrolisi di una miscela del 20% circa di allumina, sciolta in una matrice di criolite (fluoruro di alluminio e soda) allo stato fuso. La criolite viene pochissimo consumata nel processo, ma è necessaria per abbassare la temperatura di fusione dell’allumina da oltre 2.000 °C a 950 °C. L’elettrolisi si compie in una vasca poco profonda di materiale refrattario rivestito di blocchi di un impasto carbonioso, entro il quale sono inserite sbarre di ferro che portano la corrente elettrica continua, a bassa tensione ma con altissima intensità (oltre 100.000 Amp); tutto il fondo della vasca agisce come catodo, dove si raccoglie l’alluminio fuso. L’anodo è costituito da elettrodi cilindrici, immersi nella massa fusa e realizzati con un impasto di catrame e carbon coke ad elevata purezza; durante la lavorazione gli anodi si consumano ad un ritmo di circa 0,5 kg. per ogni kg. di alluminio prodotto, liberando CO2, ossido di carbonio, idrocarburi volatili e fluoro. La vasca non è riscaldata dall’esterno: il calore necessario per mantenere la vasca a 960-980 °C è fornito dal passaggio di corrente (effetto joule http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Joule), per produrre 1 kg. di alluminio puro al 99,95% sono necessari 14 kWh.
  8. 8. L’impatto ambientale del processo elettrolitico è soprattutto dovuto al consumo di energia elettrica, ma non vanno trascurate le emissioni in atmosfera. A monte del sistema di depurazione gli inquinanti prodotti comprendono (oltre alla CO2 prodotta dagli anodi di carbone): fluoruri e fluorocarburi, polvere di carbone, Sox e Nox, composti solforati (idrogeno solforato, solfuro di carbonile, disolfuro di carbonio), esafluoruro di zolfo. Alle emissioni prodotte nella fase di produzione e necessario aggiungere anche quelle prodotte nella successiva fase di raffinazione, necessario per l’alluminio ad alta purezza e quando viene utilizzato alluminio recuperato da rottai e da raccolta differenziata. Anche al raffinazione avviene per via elettrolitica, a 750°C e con consumo di corrente di circa 35 kWh/kg di alluminio raffinato prodotto. L’impatto ambientale è dovuto non solo al consumo energetico (addirittura superiore a quello della produzione primaria), ma anche ai prodotti derivati dal trattamento dei rottami, che devono essere sottoposti a disoleazione e altri trattamenti termici per la rimozione delle vernici. I fumi emessi contengono un elevato quantitativo di polveri, composte da particelle carboniose e da metalli (soprattutto alluminio, ma anche piombo, zinco e ferro, rame, nichel e cadmio). In altre fasi di lavorazione possono essere prodotte polveri contenenti sale (usato per proteggere la superficie dell’alluminio), ossido di alluminio e anidride solforosa. Le scorie di fusione devono essere raffreddate con acqua, per impedire che continuino a bruciare emettendo fumi e polveri; le acque provenienti da questa fase hanno colore grigiastro e contengono elevate quantità di solidi sospesi, cloruri e alluminio. Dopo il lavaggio, l’alluminio contenuto nelle scorie viene rinviato al forno, mentre la parte rimanente deve essere smaltita in discarica.
  9. 9. Dal punto di vista tossicologico, l’assunzione di alluminio non rappresenta normalmente un problema, in quanto questo metallo viene scarsamente assimilato dal nostro organismo. Il limite raccomandato dal Comitato ONU sugli additivi alimentari + 2 mg/settimana per ogni kg. di peso corporeo; si raccomanda, comunque, di non conservare per lungo tempo i cibi a carattere acido entro pentole di alluminio. In caso d’insufficienza renale l’organismo può trattenere l’alluminio in modo anormale, per cui si hanno effetti tossici sul sistema nervoso centrale. http://www.hitechambiente.com/
  10. 10. Dal punto di vista tossicologico, l’assunzione di alluminio non rappresenta normalmente un problema, in quanto questo metallo viene scarsamente assimilato dal nostro organismo. Il limite raccomandato dal Comitato ONU sugli additivi alimentari + 2 mg/settimana per ogni kg. di peso corporeo; si raccomanda, comunque, di non conservare per lungo tempo i cibi a carattere acido entro pentole di alluminio. In caso d’insufficienza renale l’organismo può trattenere l’alluminio in modo anormale, per cui si hanno effetti tossici sul sistema nervoso centrale. http://www.hitechambiente.com/

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