Riciclo dei Metalli. Riciclo degli acciai Nel 2001 più di 435 millioni di tonnellate di acciaio sono state riciclate. Lacciaio è il materiale più riciclato.

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1 Riciclo dei Metalli

2 Riciclo degli acciai Nel 2001 più di 435 millioni di tonnellate di acciaio sono state riciclate. Lacciaio è il materiale più riciclato al mondo http://www.worldsteel.org http://www.consorzio-acciaio.org

3 Riciclo degli acciai Raccolta del rifiuto Domestica Imballaggi in acciaio di piccole dimensioni (ad esempio: barattoli, scatolette, e bombolette) Da attività industriali fustini, secchielli (per il confezionamento di vernici, pitture, smalti e oli), fusti di grandi dimensioni che vengono destinati ai settori petrolifero, chimico, petrolchimico, edile e alimentare. Elettrodomestici, auto, materiale da costruzione

4 Riciclo degli acciai http://www.recycle-steel.org/fact/main.html Risparmio derivante dal riciclo 1,135 ton di minerale di ferro 0,635 ton carbone 0,055 ton di calcare Inquinamento ambientale 1 tonnellata di acciaio riciclato

5 Riciclo degli acciai Mediamente il 66% in peso di una automobile è composto da acciaio e ferro Il 25% dellacciaio è derivante da riciclo http://www.recycle-steel.org/index2.html

6 Riciclo degli acciai Lautomobile viene privata delle parti riutilizzabili. Successivamente sono ridotte di volume e inviate a un trituratore http://www.recycle-steel.org/index2.html

7 Riciclo degli acciai Pretrattamento del materiale raccolto Il rifiuto viene triturato in appositi impianti. I vari componenti vengono separati utilizzando magneti, metodi di flottazione, aria e manualmente. Analisi chimiche possono essere fatte per suddividere in modo omogeneo i rifiuti di acciaio. Mediante presse, i pezzi sono compattati per facilitarne il trasporto.

8 Riciclo degli acciai Invio alle acciaierie Il materiale riciclato viene lavorata in Forni a ossigeno basici (BOF) <30% Forni ad arco elettrico (EAF) Anche fino al 100%

9 Riciclo degli acciai Forno a ossigeno basico (BOF)

10 Riciclo degli acciai ROTTAME Forno ad arco elettrico (EAF)

11 Riciclo degli acciai Elevato controllo delle condizioni di affinazione indicati nella produzione di acciai inossidabili e acciai fortemente legati. Affinazione in una camera chiusa. La temperatura sotto stretto controllo automatico. Nei primi stadi del processo di affinazione un getto di ossigeno di elevata purezza, permette di innalzare la temperatura e di diminuire il tempo necessario alla produzione dell'acciaio. La quantità di ossigeno è controllata per limitare al minimo le reazioni di ossidazione indesiderate.

12 Riciclo degli acciai Altri materiali quali calce viva (CaO), o dolomite CaMg(CO 3 ) 2, vengono aggiunti alla carica o al momento in cui l'acciaio viene colato nella siviera, come fondente o per favorire la rimozione fosforo, zolfo e silicio, e, in misura minore, manganese 5FeO + 2P 5Fe + P 2 O 5 2FeO + Si 2Fe + SiO 2 P 2 O 5 + SiO 2 + 5CaO Ca 3 (PO 4 ) 2 CaO + CaSiO 3 Scorificazione

13 Riciclo degli acciai Forno Martin-Siemens Ghisa d'altoforno (fusa o in lingotti) Rottami d'acciaio 45% Minerale di ferro Calcare Fluorite

14 Riciclo degli acciai Riciclo di ghise La produzione di ghise per getti di fonderia (utilizzate per ottenere prodotti che acquisiscono la loro forma definitiva) avviene in appositi forni detti cubilotti, elettrici o rotativi. Carica Ghisa in pani di prima fusione Scarti di fonderia Rottami di ghisa Ferro-leghe e rottami di acciaio da aggiungere come correttivo di analisi, se necessario. Temperatura raggiunta circa 1500°C

15 Riciclo dellalluminio Lalluminio può essere riciclato al 100% senza perdere le sue caratteristiche originali. In Italia ne è priva e ne ricicla circa il 40% (terzo posto nel mondo dopo USA e Giappone a pari merito con la Germania) Negli USA circa il 50% dellalluminio riciclato deriva da lattine per bevande. In crescita quello in uso nella produzione automobilistica http://www.cial.it/home.htm

16 Riciclo dellalluminio http://www.cial.it/home.htm

17 Riciclo dellalluminio Lalluminio può essere riciclato al 100% senza perdere le sue caratteristiche originali. Il riciclaggio dell'alluminio permette di risparmiare il 95% dell'energia richiesta per produrlo partendo dalla materia prima. Per ricavare dalla bauxite 1 Kg di alluminio sono necessari infatti 14 Kwh, mentre per ricavare 1 Kg di alluminio nuovo da quello usato servono 0,7 kWh. Grazie al riciclo di 25.700 tonnellate di imballaggi in alluminio sono state evitate emissioni serra per 254.000 tonnellate di CO 2, e risparmiata energia pari a 92.000 tep (tonnellate equivalenti petrolio). http://www.cial.it/home.htm

18 Riciclo dellalluminio Lalluminio viene ottenuto a partire da Bauxite: 1.Al(OH) 3 : orto-idrossido di Al o gibbsite 2.AlO(OH): meta-idrossido di Al a.Bohmite che si trasforma in -Al 2 O 3 (400-500°C) b.Diasporo che si trasforma in -Al 2 O 3 3.Fe 2 O 3, SiO 2, FeTiO 3 e carbonati Seguono poi i seguenti processi 1.Processo Bayer per ottenere allumina Al 2 O 3 2.Elettrolisi dell Al 2 O 3 per ottenere Al

19 Riciclo dellalluminio Processo Bayer 1.Calcinazione della Bauxite (T = 400-500°C) 2.Reazione con NaOHaq (200-400g/l) Al(OH) 3 + NaOHNaAlO 2 (aq) + 2 H 2 O AlO(OH) + NaOHNaAlO 2 (aq) + H 2 O Al 2 O 3 + 2 NaOH2 NaAlO 2 (aq) + H 2 O Eliminazione delle impurità insolubili 3.Idrolisi dellalluminato ottenuto AlO 2 - + 2 H 2 OAl(OH) 3 (s) + OH- 4.Calcinazione T = 1200°C per lottenimento di corindone (99-99.5% purezza)

20 Riciclo dellalluminio Elettrolisi della Al 2 O 3 In bagno di criolite (Na3AlF6) fusa (Tf 1000°C): la cella lavora a 950°C (-) CATODO:Al 3+ + 3 e-Al (99.6-99.8%) Il metallo sarà liquido alla temperatura a cui si opera e data la densità si raccoglierà sul fondo della vasca (+) ANODO:O 2- O atomico + 2 e- e successivamente: O + CCO 2 CO 2 + CCO Per ottenere Al di estrema purezza: raffinazione elettrolitica

21 Riciclo dellalluminio Lalluminio per poter essere riciclato deve essere "non contaminato". Corpi estranei come metalli, sostanze sintetiche o sporcizia ne rendono più difficile e più costoso il riutilizzo. Non sono adatti al riciclo le confezioni in cui lalluminio é accoppiato ad altre sostanze, come per esempio le confezioni del latte e delle minestre preconfezionate. Es. Nel riciclo dei matreraili da costruzione, avviene uno smantellamento e la separazione dei vari elementi (finestre, maniglie per porte, pareti divisorie, tetti ecc.) Lalluminio viene immesso nella fornace per la rifusione. La presenza di rivestimenti organico richiede la loro combustione. Dopo la fusione, segue un affinamento in una nuova fornace, e se necessario sono aggiunti leganti. Le fasi successive di degassamento e filtraggio realizzano la prima-qualità voluta di nuovi lingotti, billette, lastre o pezzi fusi. Es. lattine. In un forno cilindrico rotante le lattine, precedentemente frantumate, vengono portate a una temperatura alla quale si fonde l'alluminio e, contemporaneamente, si eliminano mediante bollitura vernice e rivestimenti.

22 Riciclo dellalluminio Lalluminio viene riciclato per fusione in fornaci a riverbero che utilizza olio combustibile o gas naturale E' importante togliere i residui di magnesio, ferro, calcio. Aggiunge di cloro o fluoro nel bagno fuso sottoforma si AlCl 3, AlF 3 miscele di cloruri o fluoruri di Na e K. Viene riciclato anche la parte affiorante nel bagno di produzione dellalluminio nel processo primario. Le quantità di alluminio possono variare considerevolmente. Si parte da un 30% che viene macinato e vagliato fino ad arrivare a circa un 60-70% LAl. Viene fuso in un forno rotatorio e recuperato dal basso.

23 Riciclo dellalluminio EPA Office of Compliance Sector Notebook Project Profile of the Nonferrous Metals Industry September 1995

24 Riciclo del Piombo Il piombo è un metallo molto resistente alla corrosione, di elevata densità, duttile e malleabile. È utilizzato da almeno 5000 anni Materiali da costruzione Pigmenti e additivi per smalti ceramici Tubi per trasporto di acqua Batterie

25 Riciclo del Piombo Lead Recycling in the United States in 1998 By Gerald R. Smith U.S. GEOLOGICAL SURVEY CIRCULAR 1196–F

26 Pile e batterie I termini pila e batteria sono indifferentemente usati nel linguaggio comune PILA La pila non è ricaricabile BATTERIA La batteria o accumulatore è ricaricabile I processi di scarica e ricarica non sono infiniti e, alla fine, anche la batteria cessa di svolgere la sua funzione d'uso. La batteria, dopo una serie di cicli di scarica e ricarica, non è più in grado di accumulare e conservare l'energia e si esaurisce. Da questo momento essa diventa un rifiuto ambientale. http://www.cobat.it/cobatper_scuola-pila.htm

27 Pile e batterie Accumulatori al piombo piombo, acido solforico, polipropilene PVC Accumulatori al Nichel-Cadmio L'altro sistema elettrochimico che compete col piombo è quello sviluppato nei primi anni del 1900 che utilizza idrossidi di nichel e cadmio. Le doti di miglior energia e potenza specifica, oltre che di durabilità, ne hanno consentito lo sviluppo per l'alimentazione di apparati portatili diffusi in milioni di esemplari (telefoni cellulari, computer, videocamere etc.). Il cadmio presenta problemi d compatibilità ecologica 10 volte maggiori del piombo. http://www.cobat.it/comunicazione_batterie.asp

28 Pile e batterie Accumulatori al Litio Con l'obiettivo di superare i limiti ecologici del cadmio, il sistema con più alto tasso di sviluppo nel campo dei portatili è quello di recente industrializzazione che utilizza litio ed ossidi metallici. Le pile Nella versione più diffusa (le pile alcaline, con l'elettrolita costituito da idrossido di potassio) occupano il 60% del mercato italiano che, in totale, consuma circa 15.000 ton/anno di pile. Le pile alcalino-manganese contenevano inizialmente qualche unità % di mercurio per amalgamare lo zinco e rallentarne l'attacco inibendo lo sviluppo di idrogeno http://www.cobat.it/comunicazione_batterie.asp

29 Comè fatta una batteria (1)Contenitore monoblocco (2)La piastra positiva si ottiene spalmando su un supporto reticolare (griglia) la materia attiva, detta anche pasta o massa. Questa è il derivato di un amalgama composto da ossido di piombo in polvere (PbO), acido solforico (H 2 SO 4 ), acqua ed altri additivi inorganici: http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm

30 Comè fatta una batteria (3) La piastra negativa si ottiene con il medesimo procedimento sopra descritto, impiegando pero additivi diversi. Ha uno spessore maggiore della piastra negativa, ed è quello che sopporta il maggior funzionamento della batteria. http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm

31 Comè fatta una batteria (4) Separatore Serve ad evitare che le piastre di segno opposto vengano a contatto, provocando il cosiddetto cortocircuito. Consentono pero' lo scambio ionico fra le stesse perchè costituiti da materiale microporoso, abbastanza resistente meccanicamente, e buon isolante anche se immerso nell'elettrolita. http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm

32 Comè fatta una batteria La quantità di energia immagazzinabile in un accumulatore dipende dalla superficie delle piastre Collegando in parallelo più piastre positive di ridotte dimensioni, intercalate da più piastre negative delle stesse dimensioni ugualmente disposte, e inserendo tra le une e le altre il separatore. Ogni elemento è formato da un numero dispari di piastre: le negative sono sempre più numerose di quelle positive di una unità. Ogni elemento ha una tensione caratteristica di 2 Volt pertanto per avere una batteria da 12 Volt occorreranno 6 elementi. http://www.cobat.it/cobatper_scuola-partibatteria.htm

33 Danni per lambiente http://www.cobat.it/comunicazione_finevita.asp

34 Obblighi di legge Obblighi del cittadino Se il cittadino procede all'autosostituzione della sua batteria, ponendo in essere la cosiddetta "attività fai da te", la batteria esausta è classificata come rifiuto urbano pericoloso. La batteria deve essere conferita negli appositi siti messi a disposizione dai Comuni in base a convenzioni specifiche stipulate con il COBAT o nei contenitori che saranno messi a diposizione presso i punti vendita. In caso contrario si configura l'abbandono di rifiuti sanzionato dal Dgs 22/97 con la sanzione amministrativa pecuniaria da 103,29 a 619,75. http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp

35 Obblighi di legge Obblighi del rivenditore Il rivenditore o commerciante, alla luce della recente circolare del Ministero dell'Ambiente sul conferimento di accumulatori presso esercizi commerciali, a differenza dell'autoriparatore-artigiano non si inquadra né nella figura di produttore né in quella di detentore del rifiuto. Il commerciante dovrà mettere a disposizione dell'utenza un cassonetto idoneo per lo stoccaggio del particolare rifiuto. http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp

36 Obblighi di legge Il Sovrapprezzo Il finanziamento delle attività consortili avviene attraverso: a) i proventi del sovrapprezzo di vendita applicato sulle batterie nuove immesse in commercio, versato al Cobat dai produttori e importatori di batterie con diritto di rivalsa sugli acquirenti in tutte le successive fasi di commercializzazione fino all'utilizzatore finale; b) i proventi della cessione delle batterie esauste alle imprese di riciclaggio. Il sovrapprezzo è determinato con Decreto del Ministero dell'Ambiente e del Ministero dell'Industria Esso garantisce che la raccolta ed il recupero riescano comunque ad essere svolti in qualsiasi condizione di mercato. http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp

37 Obblighi di legge Con il Cobat l'Italia primeggia in Europa non solo per quanto riguarda le percentuali di raccolta del rifiuto batteria (circa il 96% sugli accumulatori d'avviamento), ma anche per i bassi costi applicati per effettuarne il recupero. http://www.cobat.it/chisiamo_legislazione.asp

38 Riciclo del Piombo http://www.cobat.it/cobat_com/com_all/newsletter03_1.pdf

39 http://www.cobat.it Ciclo di riciclo

40 Dall'area di stoccaggio le batterie vengono caricate in una tramoggia e, tramite nastri trasportatori, sono inviate alla sezione frantumazione composta da mulini a martelli. Il prodotto frantumato con pezzatura calibrata viene trasferito ad un sistema vagliante a umido dove avviene la separazione accurata della parte metallica fine ossidata dal mix di griglie metalliche e materie plastiche. http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

41 Ciclo di riciclo Frantumazione La parte metallica fine (detta "pastello") viene trasferita ad un filtro pressa. Il mix di griglie metalliche e materie plastiche viene avviato, mediante nastri, al separatore idrodinamico in controcorrente che, sfruttando la differenza di densità dei vari componenti frantumati, separa le componenti plastiche da quelle metalliche. In questa fase viene anche liberata la parte liquida della batteria (soluzione acquosa di acido solforico) che viene inviata all'impianto di neutralizzazione. La plastica, polipropilene e PVC, viene accuratamente lavata e ridotta in scaglie ed è pronta per essere riutilizzata anche, per esempio, per produrre nuove scatole di batterie http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

42 Ciclo di riciclo Frantumazione Nell'impianto di neutralizzazione avviene l'attacco dell'acido con calce idrata Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H 2 O e con agenti flocculanti che consentono la decantazione dei solidi disciolti edil raggiungimento della neutralizzazione del liquido ai valori fissati dalla normativa sugli effluenti. http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

43 Ciclo di riciclo Fusione La fusione del pastello avviene alla temperatura di circa 800° - 1.000° C in forni rotativi a fiamma diretta alimentati a metano e ossigeno. Impianti di captazione e abbattimento delle polveri a valle con filtri a maniche consentono un controllo in continuo delle emissioni in atmosfera, nel rispetto dei criteri imposti per legge. http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

44 Ciclo di riciclo Fusione Nei forni avviene la riduzione del materiale da solfato (PbSO 4 ) e ossido di piombo (PbO) a piombo metallo (Pb°) attraverso l'aggiunta di appositi reagenti tra cui il ferro Tale "piombo d'opera". viene successivamente inviato alla raffinazione - alligazione per ottenere piombo raffinato o leghe per vari utilizzi. http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

45 Ciclo di riciclo Raffinazione Il piombo d'opera, in blocchi o allo stato liquido, proveniente dalla fonderia viene immesso in caldaie, dove subisce trattamenti diversi aseconda del prodotto finale che si vuole ottenere. Ad esempio, per ottenere piombo raffinato al 99,97%, si può procedere a: Decuprazione (eliminazione del rame) Destagnazione (eliminazione dello stagno) Depurazione dell'antimonio http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

46 Ciclo di riciclo Raffinazione Per la produzione di leghe di piombo si procede con l'aggiunta dei metalli alliganti necessari. Il processo di raffinazione avviene a temperature oscillanti tra i 350° ed i 500° C http://www.cobat.it/comunicazione_sk4.asp

47 Ciclo di riciclo Raffinazione Gli impianti presenti in Italia dispongono di una capacità complessiva installata di ca. 233.000 tonnellate annue in termini di piombo prodotto(pari ad oltre 442.000 tonnellate di batterie esauste) e sono in grado di smaltire tutto il gettito nazionale di batterie al piombo esauste. Per produrre un Kg di piombo, lavorando quello delle batterie esauste, occorre poco più di un terzo dell'energia che ci vuole per lavorare il minerale estratto dalla terra http://www.cobat.it/cobatper_scuola- batteria.htm

48 Ciclo di riciclo Riutilizzo Il piombo ottenuto dal processo di riciclaggio ha gli stessi utilizzi del piombo ottenuto da minerale in quanto ha le stesse caratteristiche fisico-chimiche e grado di raffinazione. Il mercato è internazionale e le quotazioni sono determinate al London Metal Exchange. Il consumo nazionale di piombo si attesta intorno alle 250.000 ton. di cui 200.000 ton. prodotte in Italia. Di queste oltre 90.000 ton/anno sono di piombo ottenuto dal riciclaggio delle batterie esauste.

49 Ciclo di riciclo Riutilizzo Gli utilizzi si articolano come segue: produzione di accumulatori nuovi (60%); rivestimento cavi di trasporto energia (18%); industria chimica e industria delle ceramiche (15%); lastre e tubi per l'edilizia, pallini da caccia, apparecchiature radiologiche (17%)

50 Ciclo di riciclo Le pile Metodo pirometallurgico Macinazione seguita dallallontanamento del ferro per via magnetica. La polvere viene poi trattata in fornaci a temperatura tra 700 e 1200 °C con lo scopo di recuperare dai fumi mercurio, cadmio e zinco; il residuo è composto per lo più da leghe ferro-manganese o talora da ossidi di manganese molto impuri. Metodo idrometallurgico Le polveri sono sottoposte a lisciviazione acida che porta in soluzione gli ioni zinco, manganese e cadmio e da cui grafite e biossido di manganese sono separati con varie metodologie e lo zinco recuperato per lo più tramite elettrolisi.

51 Ciclo di riciclo Le pile La comparsa sul mercato delle pile ricaricabili al nichel-cadmio obbliga il recupero del cadmio data la alta tossicità dell'elemento. I processi di recupero sono validi sia per le piccole pile ricaricabili ad uso domestico, previa naturalmente la separazione dalla massa delle alcalino- manganese, sia per quelle di dimensioni maggiori di uso industriale. Molto spesso, dopo frantumazione, il cadmio viene recuperato per via pirometallurgica. Altri sistemi idrometallurgici prevedono una lisciviazione della polvere elettrodica e l'estrazione di cadmio e nichel con solventi organici, recipitazione selettiva, scambiatori ionici oppure elettrolisi.