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Qualche indicazione sul trattamento e sulla preparazione degli imballaggi di acciaio usati destinati al riciclo.
A cura della redazione |
Il minerale di ferro è il punto di partenza di una serie di processi produttivi che consentono di ottenere l’acciaio (rimandiamo al box per qualche annotazione “storica” su questa attività). Oggi la siderurgia nazionale, oltre a utilizzare minerale di ferro nel ciclo integrale impiega una quantità considerevole di rottami ferrosi (oltre 15 milioni di t all’anno) usati essenzialmente nel processo siderurgico del forno elettrico. Tra questi rottami è sempre più consistente la quantità di imballaggi di acciaio raccolti dopo l’uso e avviati al riciclo (l’insieme delle attività sono organizzate dal Consorzio Nazionale Acciaio, che sovrintende tutte le operazioni). Nel 2001 si è raggiunto un quantitativo di circa 240.000 t, pari al 39% circa del consumo totale di imballaggi di acciaio; questi, prima di essere reimmessi nel ciclo di produzione dell’acciaio dopo l’uso, devono però essere sottoposti a una serie di trattamenti.
Trattamenti dei rifiuti di imballaggio di acciaio
Subito dopo la fase di raccolta e di selezione, se intercettato insieme ad altre tipologie di imballaggi (raccolta multimateriale), il materiale proveniente da raccolta differenziata prima del conferimento presso gli impianti finali di riciclo (acciaieria e fonderia) può percorrere due strade differenti: essere inviato a un centro di destagnatura o essere conferito a un impianto di frantumazione.
Destagnazione
Con tale processo i materiali conferiti ai centri di trattamento subiscono un procedimento di separazione dello stagno (elemento inquinante nei processi di fusione effettuati dalle acciaierie) dalla frazione ferrosa. Lo scatolame di banda stagnata viene utilizzato come anodo nel processo di destagnazione. Prima però di procedere alla fase di separazione dello stagno, il materiale deve essere depurato il più possibile dagli elementi estranei (inerti e frazioni organiche) in modo da evitare l’inquinamento dei bagni alcalini utilizzati nel processo. Maggiore è il pre-trattamento di pulizia del materiale, migliore è il grado di destagnatura, come pure più elevata è la resa dello stagno che si deposita sui catodi. La presenza di inquinanti nei liquidi provoca infatti la caduta dello stagno nei fanghi. Il valore medio di stagno contenuto negli imballaggi provenienti dai sistemi di raccolta differenziata è, in peso, pari a circa 0,20%. Inoltre, considerando i valori attuali dello stagno e i processi di trattamento sopra esposti, il valore di stagno recuperato per 1 kg di imballaggio in banda stagnata trattata, può essere stimato in Lire 3/4. Oltre al recupero di stagno, tale procedimento permette anche di ottenere come beneficio indotto, un lamierino di elevata qualità e maggior resa particolarmente apprezzato dalle acciaierie. Come contropartita bisogna segnalare però che tale processo di lavorazione comporta costi nettamente superiori al classico sistema della frantumazione, che viene illustrato al punto successivo. Per completezza di dati riportiamo le potenzialità installate presso gli unici due impianti di destagnazione presenti in Italia (1), rilevando che l’impianto ubicato in Lombardia nel corso del 2001 ha incrementato sensibilmente il proprio potenziale in previsione dei quantitativi di imballaggi attesi per il 2001 e 2002.
Frantumazione
Il sistema si basa principalmente su due operazioni: triturazione con conseguente riduzione volumetrica e vagliatura/pulizia del materiale trattato. La prima fase viene attuata mediante l’impiego di mulini utilizzati normalmente per la frantumazione del rottame ferroso, opportunamente tarati per l’utilizzo degli imballaggi.
Gli imballaggi vengono sminuzzati e ridotti in scaglie di piccola pezzatura, tali da potere essere avviati a un processo di selezione tramite vagliatura. La seconda fase consiste nella pulitura del materiale frantumato mediante l’utilizzo di nastri vibro-vagliatori, che permettono l’eliminazione di impurità (polveri, terra ed elementi non ferrosi leggeri). Il materiale così ottenuto risulta omogeneo e pronto per essere conferito, opportunamente pressato, agli impianti di riciclo, ovvero acciaierie e fonderie, completando il ciclo di trattamento/valorizzazione.
• La rifusione in acciaieria presenta, a un tempo, l’opportunità di utilizzare rottame di buona qualità a condizioni economiche vantaggiose, ma anche un problema, legato alla presenza di stagno (inquinante dell’acciaio); tuttavia, vista la quantità modesta e comunque nota, la presenza risulta facilmente gestibile.
• La rifusione in fonderia costituisce una via concettualmente diversa in quanto lo stagno, in questo caso, non costituisce un inquinante ma un elemento necessario. Purtroppo le fonderie richiedono quantitativi modesti; inoltre, hanno maggiori esigenze nel condizionamento del materiale (pacchi piccoli) e nella qualità.
Recupero di energia dall’incenerimento
La raccolta degli imballaggi di acciaio usati può anche avvenire dopo l’eventuale incenerimento dei rifiuti urbani in un impianto di termovalorizzazione. Per quanto attiene la metodologia del recupero di energia dall’incenerimento degli imballaggi, previsto dalla normativa come componente fondamentale del recupero complessivo, bisogna sottolineare che gli imballaggi di acciaio non rientrano in tale tipologia di recupero, potendo essere ripresi e riciclati attraverso operazioni di selezione e valorizzazione dalla frazione ferrosa combusta, generata dai processi di termovalorizzazione degli RSU. A seguito dell’Accordo stipulato con Federambiente e Assoambiente, il Consorzio Nazionale Acciaio nel corso del 2000 ha potuto analizzare e portare a termine un monitoraggio complessivo degli impianti di termocombustione presenti sul territorio nazionale, dei quantitativi attualmente trattati e in grado di trattare, utilizzando i nominativi forniti da Federambiente e l’esame tecnico fornito dalle aziende facenti parte dell’Associazione Sara. La deferrizzazione può avvenire prima dell’immissione nel forno o dopo combustione. Gli impianti con i quali il CNA ha stipulato convenzioni sono 15. A fronte della disponibilità globale potenziale stimata di rottami nelle scorie di 31.000 t/a circa, l’obiettivo a medio termine è di raggiungere un recupero di 16.000 t circa. L’orientamento futuro, tra il recupero della frazione ferrosa a bocca dell’inceneritore o dopo il processo, porterebbe a privilegiare il recupero dell’imballaggio a monte dell’inceneritore.
(1) Ogenkide (Truccazzano, MI), in grado di trattare 3.500 t/mese, per un totale di circa 35.000 t/a (potenziali). Metalsedi (Fisciano, SA), in grado di trattare 2.400 t/mese, per un totale di circa 24.000 t/a (potenziali). |
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Treat metals well
Some indication as to the treatment and preparation of used steel packaging destined for recycling.
By our editorial staff
The iron ore is the starting point of a series of production processes that enable steel to be obtained (see box for some historical notes on this process). Today the Italian steelworking industry, as well as using iron ore in the entire cycle, uses a considerable amount of scrap iron (over 15 million tons a year) used mainly in electric oven steelworking processes. An increasing amount of this scrap is evermore made up of the quantity of steel packaging collected after use and sent for recycling (the entire activity is organised by the Consorzio Nazionale Acciaio - the National Italian Steel Consortium - that superintends all the operations). In 2001 a quantity of around 240,000 t equivalent to around 39% of total consumption of steel packaging was attained; this, before being re-admitted to the steel production cycle after use, have to though undergo a series of treatments.
Treatment of steel packaging waste
Immediately after the collection and selection phase, if intercepted along with other types of packaging (multimaterial collection), the material coming from segregated collection can take two different paths, it can be sent to a detinning centre or be sent to a crushing plant before being conferred to the final recycling plants (steelworks and foundries) .
Detinning
With this process the materials conferred to the treatment centres undergo a process of separation from the tin (polluting element in smelting operations carried out by the steelworks) from the ferrous part.
Tin cans are used as anodes in the detinning operation. Before though proceeding to the phase of separating the tin, the material has to be purified as much as possible from extraneous elements (inert and organic fractions) so as to avoid the pollution of the alkaline baths used in the process. The better the cleaning pre-treatment of the material, the better the degree of detinning, and the higher the yield of the tin that is deposited on the cathodes. The presence of pollutants in the liquids in fact causes the tin to fall into the sludge. The average degree of tin contained in the packaging from the segregated collection systems, is in weight, equivalent to around 0.20%. As well as that, considering the current values of tin and the treatment processes indicated above, the value of tine recovered per I kg of treated tin packaging, can be estimated at 3/4 Lire. As well as the recovery of tin, this procedure also enables one to obtain a high quality sheet steel and a better yield, particularly appreciated by the steelworks. Against this though one has to state that the said process entails costs that are much higher than the classic crushing system, that is illustrated below.
To give a complete picture we publish the installed potential of the only two detinning plants in Italy (1), revealing that the plant situated in Lombardy has recently considerably increased its own potential in response to the quantities of packaging expected for 2001 and 2002.
Crushing
The system is mainly based on two operations: grinding with consequent reduction in volume and sieving/cleaning of the material treated. The first phase is carried out by way of the use of mills used normally for crushing scrap metal especially set for packaging. The packaging is ground and reduced to small scales, so as to be sent on to a selection process by way of sieving. The second phase consists in the cleaning of the crushed material by way of the use of vibrator-sieving belts, that allow the elimination of impurities (dust, earth and light non ferrous elements). The material obtained in this way is homogeneous and ready to be conferred, pressed in the required manner, to the recycling plants, or that is steelworks and foundries, completing the treatment/valorization cycle.
• The resmelting in steelworks presents on the one hand, the opportunity of using good quality scrap at advantageous economic conditions, but it also presents a problem, linked to the presence of tine (pollutant for steel); all the same, given the modest and anyway known amount, its presence is easy to handle.
• The resmelting in foundries is conceptually different inasmuch as the tin, in this case, does not constitute a pollutant but a necessary element. Unfortunately the foundries demand modest quantities; as well as that, they have greater needs in terms of conditioning of materials (small packs) and in terms of quality.
Regeneration through incineration
The collection of used steel packaging can also come about after the incineration of municipal waste in a thermal regeneration plant. As far as the methodology of the recovery of energy from the incineration of packaging is concerned, as laid down the standards as a fundamental component of overall recovery, one has to underline that steel packaging does not come under this type of recovery, being able to be collected and recycled by way of operations of selection and exploitation of the combusted ferrous fraction, generated by the processes of thermal exploitation of the MSW. Following on from the Agreement stipulated with Federambiente and Assoambiente, the National Steel Consortium during 2000 was able to analyse and complete an overall monitoring of the thermal combustion plants present throughout Italy, of the quantities currently treated and that they are capable of treating, using the list of names supplied by Federambiente and the technical examination supplied by the companies that are part of the Sara Association. The operation of the removal of iron can take place prior to emission into the furnace or after combustion. The CNA has stipulated a convention with 15 plants. In the face of the potential global availability estimated of scrap in the around 31,000 t/yr of slag, the mid term objective is to attain a recovery of around 16,000 to. Future trends, what with the recovery of the ferrous fraction at the mouth of the incinerator or after processing, could favor the recovery of packaging upstream of the incinerator.
(1) Ogenkide (Truccazzano, MI), capable of treating 3,500 t/month, for a total of around 35,000 t/y (potential). Metalsedi (Fisciano, SA), capable of treating 2,400 t/month, for a total of around 24,000 t/a (potential).
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Excursus storico sul recupero
Nell’antichità il ferro si ricavava direttamente dal minerale per riduzione in forni, utilizzando come fonte di calore il solo carbone di legna. Il metallo ottenuto era allo stato pastoso e mai liquido e per liberarlo dalle scorie occorreva quindi fucinarlo. Questo procedimento, tuttavia, non consentiva una perfetta e completa separazione del ferro dalle altre componenti minerali, e le scorie risultavano ancora molto ricche di minerale di ferro.
Ittiti ed Etruschi furono gli antesignani della moderna industria siderurgica. In particolare, nell’area intorno all’attuale Piombino - l’antica Populonia etrusca - le tracce trovate testimoniano di un’imponente attività siderurgica ante litteram messa in atto dagli Etruschi, che recuperavano il minerale dall’isola Elba: sono ancora visibili i resti degli antichi forni e le montagne di detriti di minerale trattato.
Facendo un grande balzo nel tempo, ricordiamo che all’epoca delle sanzioni per l’avventura coloniale dell’Italia in nord Africa, durante il “Ventennio” ma anche nel corso della seconda guerra mondiale, le scorie lasciate dagli Etruschi furono ampiamente utilizzate, per far fronte alle difficoltà di approvvigionamento della materia prima per la produzione dell’acciaio, necessario all’industria bellica. La siderurgia italiana, infatti, non era in grado di coprire il fabbisogno di minerale di ferro in relazione alle esigenze produttive di acciaio, e rimise in ciclo proprio le scorie lasciate dai nostri antenati come fossero minerale di ferro. Sempre in quel periodo si procedette a una raccolta affannosa di rottami ferrosi di ogni genere, anche semi nuovi (pentole, ringhiere, scatole di latta usate e quant’altro) offrendo quello che potremmo definire un primo esempio di recupero e riciclo di materiali ferrosi su scala industriale!
Oggi obiettivi e tecniche dell’intero processo sono fortunatamente diversi e ben più efficaci.
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Historic excursus on recovery
In ancient times iron was directly derived from mineral by reduction in furnaces, using only charcoal as a heat source. The metal obtained was doughy and never reached the liquid state, hence to free it from slag it had to be forged. This procedure, all the same, did not allow a perfect and complete separation of iron from other mineral components, and the slag was seen to be still very rich in iron ore. The Hittites and Etruscans were the forerunners of the modern steel industry. In particular in the area around Piombino - the ancient Etruscan city of Populonia - traces found bear witness to a heavy steelmaking activity ahead of its time started up by the Etruscans, that got the mineral from the island of Elba: the remains of the old furnaces and the mountains of rubble of treated mineral are still to be seen.
Leaping ahead in time, we recall that in the period of the sanctions for the colonial adventure of Italy in Africa, during the two decades of Fascism but also during the Second World War, an extensive use was made of the slag left by the Etruscans, to counter the difficulties in procuring the raw material for producing steel needed for the war industry. The Italian steel industry was not in fact capable of covering the need for iron ore in order to produce the required amount of steel, and put the slag left by the Etruscans back into circulation as if it were iron ore. In the same period one went about strenuously collecting scrap iron of all kinds, also semi-new items (pots, railings, used tin cans and whatever) offering what we could defined as a first example of recovery and recycling of ferrous materials on an industrial scale!
Today the objectives and the techniques of the entire process are fortunately different and a lot more effective.
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