IT9021802A1

IT9021802A1 - Granulati a superficie ceramizzata, loro preparazione e loro impiego

Info

Publication number: IT9021802A1
Application number: IT021802A
Authority: IT
Inventors: Flavio Cioffi; Mariapia Contento
Original assignee: Tecnav Srl
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1992-04-19
Also published as: EP0481444A1; IT1243856B; IT9021802A0

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: "Granulati a superficie ceramizzata, loro preparazione e loro impiego" .

DESCRIZIONE

A. Settore Tecnico

La presente invenzione si riferisce a granulati .a superficie ceramizzata, alla loro preparazione e al loro impiego.

Per ceramizzata si intende una superficie indurita mediante processi ad alta temperatura, tipicamente superiore a 900”C. In particolare i granulati della presente invenzione sono ottenuti a partire da rifiuti industriali prevalentemente inorganici. Nel presente testo con il termine rifiuto si indicano i rifiuti industriali prevalentemente inorganici tossici, nocivi o speciali cui fa riferimento il Decreto del Presidente della Repubblica Italiana n. 915. del 10 Settembre 1982, e le sue successive modifiche, in cui è presente una percentuale di carbonio organico inferiore al 30%.

B. Problema Tecnico

Sono noti i gravi problemi, ecologici ed economici, legati all'accumulo dei rifiuti tossici e nocivi provenienti da vari tipi di attività connesse con l'attuale civiltà industriale. In particolare i rifiuti industriali prevalentemente inorganici, costituiti da scorie da altoforno e fonderia, ceneri e scorie provenienti dalla combustione del carbone e dell'olio minerale, fanghi da abbattimento fumi, fanghi da molatura metalli e rocce, fanghi galvanici, residui da lavorazioni ceramiche, fanghi da lavorazioni conciarie, loppe da forno elettrico, morchie di vernici, ceneri da impianti di termodistruzione, fanghi e scorie da lavorazioni di minerali, fanghi provenienti da procedimenti chimici ed elettrochimici, a differenza di quelli prevalentemente organici che possono es-sere eliminati per combustióne o smaltiti con procedimenti chimici o biologici, sono praticamente indistruttibili dato che contengono notevoli percentuali di silico-alluminati, di alluminati, di silicati e di ossidi metallici.

Detti rifiuti, per molti anni, sono stati accumulati in zone non abitate o scaricati direttamente in mare.

Entrambe dette soluzioni ormai non sono più realizzabili dato che l'inquinamento delle falde acquifere o delle coste che ne è derivato ha assunto dimensioni tali da rendere necessaria, da parte delle autorità, l'imposizione di un divieto a questi tipi di smaltimento.

E' in atto un continuo sforzo di ricerca per trovare nuovi modi per riciclare tali rifiuti, eliminandone contemporanea-mente le caratteristiche di pericolosità e salvaguardando l'integrità dell'ambiente nel quale viviamo.

C. Tecnica Anteriore

Tra i sistemi oggi in uso per modificare le caratteristiche chimico-fisiche dei rifiuti tossici e nocivi allo scopo di eliminare, o almeno diminuire, il loro grado di pericolosità ricordiamo 1'incenerimento o pirolisi, la decianurazione e la riduzione di cromati.

Tutti questi processi sono di elevatissimo costo, consentono un abbattimento della tossicità piuttosto scarso e incidono a loro volta sull'inquinamento ambientale per l'emissione di fumi tossici e per l'elevato contenuto di metalli pesanti delle loro ceneri residue.

Un altro tipo di trattamento noto è quello di stabilizzazio-nesolidificazione, che permette di trasformare i rifiuti in ammassi solidi con caratteristiche omogenee: tale trattamento si può applicare solo ad un limitato numero di sostanze tossiche e non fornisce prodotti irreversibilmente insolubili.

Un altro metodo per l'eliminazione dei rifiuti industriali prevalentemente inorganici consiste nel mescolare detti rifiuti con un legante, ad esempio cemento Portland, e con opportuni additivi, formando con le miscele cosi ottenute dei manufatti che non cedano all'ambiente i componenti tossici anche se sottoposti alle intemperie.

I manufatti così ottenuti non sempre presentano caratteristiche meccaniche elevate e necessitano di percentuali, a volte rilevanti, di prodotti (fondenti o additivi) di costo elevato.

D. Descrizione particolareggiata dell'invenzione

La Richiedente ha ora trovato che è possibile la trasformazione di una miscela di rifiuti prevalentemente inorganici in un granulato a superficie ceramizzata senza utilizzare alcun additivo particolare. Detto granulato consente l'eliminazione di qualsiasi pericolo di inquinamento dato che non rilascia sostanze inquinanti anche se macinato ed immerso in acido solforico o cloridrico concentrati.

Secondo una caratteristica fondamentale della presente invenzione, i granulati a superficie ceramizzata sono costituiti da miscele di rifiuti industriali prevalentemente inorganici ed hanno una granulometria compresa fra 0,1 e 90 mm· preferibilmente fra 0,1 e 25 mm, una perdita in massa per abrasione, rilevata secondo la norma UNI 8520/19 inferiore al 30% e sono non tossici secondo la definizione del DPR 915 del 10.9-82.

I granulati dell'invenzione sono ottenuti miscelando da 20 a 70 parti in peso di almeno un rifiuto di tipo tossico e nocivo e da 20 a 70 parti in peso di almeno due rifiuti di tipo non tossico e nocivo, con la condizione che uno di detti due rifiuti di tipo non tossico e nocivo sia un residuo da lavorazioni chimiche e sia presente in quantità da 1 a 5 parti in peso sul totale della miscela secca e che il rapporto in peso fra la somma dei silicoalluminati , silicati ed alluminati e quella degli ossidi metallici sia compresa fra 1:1 e 4:1.

I termini tossico e nocivo e non tossico e nocivo utilizzati nel presente testo hanno lo stesso significato loro assegnato nel Decreto del Presidente della Repubblica n 915 del 10 Settembre 1982.

Fra i rifiuti tossici e nocivi adatti a formare i granulati della presente invenzione ricordiamo i fanghi da abbattimento fumi fonderia, scorie d'altoforno e fonderia, fanghi da processi galvanici e fanghi da lavorazioni ceramiche.

Esempi di rifiuti non tossici e nocivi sono ceneri da termodistruzione del carbone, , fanghi da lavorazione del granito, sabbie di formatura per fonderie, residui di lavorazione del vetro e residui di lavorazioni chimiche quali i reflui da lavorazioni del caprolattame, i fanghi da abbattimento dell'anidride solforosa, i reflui dell'industria cartaria, i reflui di distillerie e zuccherifici.

I granulati secondo la presente invenzione oltre ad avere una superficie ceramizzata, posseggono anche delle caratteristiche meccaniche, in particolare di resistenza alla compressione, che li rendono molto utili come materiali di riempimento per la preparazione di calcestruzzi speciali o di manufatti in cemento.

Tipicamente i granulati secondo l'invenzione evidenziano una una perdita in massa per abrasione, rilevata secondo la norma UNI 8520/19 inferiore al 30%, generalmente compresa tra il 103⁄4 ed il 20%.

Particolare cura bisogna porre nella scelta dei componenti e dei dosaggi per una miscela, per fare in modo che i rifiuti utilizzati non contengano componenti con differenze nelle temperature di fusione superiori ai 600°C in quantità superiore al 10% in peso sul totale della miscela secca, questo al fine di evitare espansioni incontrollate dei granuli durante il trattamento termico . con pregiudizio della resistenza meccanica del prodotto finale.

Secondo una caratteristica fondamentale della presente invenzione, i granulati sono preparati mediante un procedimento comprendente i seguenti stadi essenziali:

a) miscelazione di 20 a 70 parti in peso di almeno un rifiuto di tipo tossico e nocivo e di 20 a 70 parti in peso di almeno due rifiuti di tipo non tossico e nocivo, con la condizione che uno di detti due rifiuti di tipo non tossico e nocivo sia un residuo da lavorazioni chimiche e sia presente in quantità da 1 a 5 parti in peso sul totale della miscela secca e che il rapporto in peso fra la somma dei silicoalluminati, silicati ed alluminati e quella degli ossidi metallici sia compresa fra 1:1 e 4:1;

b) macinazione della miscela ottenuta fino ad ottenere una granulometria media della miscela da 100 a 200 micrometri; c) aggiunta di acqua alla miscela macinata in quantità compresa tra il 5% ed il 50% in peso sul totale della miscela secca;

d) granulazione dell'impasto ottenuto nello stadio c) in granuli da 0,1 a 90 mm;

e) essiccamento di detti granuli mediante riscaldamento e ventilazione sino ad un grado di umidità del 5% in peso sui granuli essicati, utilizzando temperature comprese tra 50°C e 400°C; f) trattamento termico dei granuli essicati ad una temperatura compresa tra 800 e 1300“c e con tempi compresi tra 5 minuti e 6 ore e raffreddamento del granulato fino a temperatura ambiente. Secondo una realizzazione preferita della presente invenzione lo stadio di essicamento viene condotto a temperature comprese tra 70°C e 250°C.

Tipicamente il tempo di essicamento è compreso fra 0,5 ore e 24 ore.

Secondo un'altra forma di realizzazione preferita gli stadi di granulazione ed essicamento vengono condotti in una unica operazione, utilizzando, ad esempio, un essiccatore ad alta turbolenza interna.

Lo stadio di trattamento termico viene realizzato preferibilmente in forni rotativi.

Secondo un'altra forma di realizzazione del procedimento dell'invenzione è possibile sostituire la fase di granulazione con una fase di formatura per trafilatura della miscela dei rifiuti mescolati con l'acqua in blocchetti di forma parallelepipeda o cilindrica aventi dimensioni fino a 10 cm di spessore.

Le fasi di essicazione e di trattamento termico dei granulati ottenuti sono ovviamente eseguite per tempi tanto più lunghi quanto più grosse sono le dimensioni dei granulati ottenuti. Esempio 1

In una impastatrice a braccia si sono miscelate le seguenti sostanze:

40 parti in peso di fanghi da lavorazioni ceramiche {rifiuti industriali prevalentemente inorganici tossici e nocivi);

30 parti in peso di ceneri da termodistruzione del carbone {rifiuti industriali prevalentemente inorganici non tossici e nocivi);

27 parti in peso di fanghi da abbattimento fumi fonderia (rifiuti industriali prevalentemente inorganici tossici e nocivi); 3 parti in peso di fanghi da abbattimento anidride solforosa (rifiuti industriali prevalentemente inorganici non tossici e nocivi);

15 parti in peso di acqua.

Il rapporto fra la somma delle quantità in peso dei silico-alluminati, degli alluminati e dei silicati e la somma delle quantità in peso degli ossidi metallici contenuti nella miscela era di 2:1.

L'impasto ottenuto è stato granulato con un granulatore a padella ed i granuli ottenuti sono stati essicati e trattati termicamente come qui di seguito riportato ottenendo le caratteristiche pure riportate:

Esempio 2

In una impastatrice a braccia si sono miscelate le seguenti sostanze:

40 parti in peso di fanghi da lavorazioni del granito (rifiuti industriali prevalentemente inorganici non tossici e nocivi); 10 parti in peso di sabbia di formatura per fonderia (rifiuto industriale prevalentemente inorganico non tossico e nocivo); 10 parti in peso di fanghi da abbattimento fumi fonderia (rifiuti industriali prevalentemente inorganici tossici e nocivi); 15 parti in peso di fanghi da processi galvanici (rifiuti industriali prevalentemente inorganici tossici e nocivi);

18 parti in peso di residui da lavorazione del vetro (rifiuti industriali prevalentemente inorganici non tossici e nocivi); 2 parti in peso di reflui daq lavorazioni del caprolattame (rifiuti industriali prevalentemente inorganici non tossici e nocivi);

18 parti ,in peso di acqua.

11 rapporto fra la somma delle quantità in peso dei silico-alluminati, degli alluminati e dei silicati e la somma delle quantità in peso degli ossidi metallici contenuti nella miscela era di 1,7:1·

Esempio 3

In una impastatrice a braccia sono stati miscelati i rifiuti industriali riportati nell'Esempio 1 e negli stessi rapporti, insieme con una quantità di acqua pari al 20% in peso sul totale della miscela secca.

L'impasto così ottenuto è stato formato in granuli aventi uno spessore superiore a 80 mm mediante granulatrice a padella. I granuli così ottenuti sono stati essicati per 24 h a 105°C, trattati termicamente per 3 h a 1100°C, quindi tagliati e rettificati fino ad ottenere due facce perfettamente coplanari, con sezione 71mn> x 71 mm, come previsto dalla norma UNI 8520/17 e sottoposti a test di compressione secondo tale norma. Le caratteristiche salienti dei granuli cosi ottenuti sono:

Esempio 4

In una impastatrice a braccia sono stati miscelati i rifiuti industriali utilizzati nell'Esempio 2 e negli stessi rapporti, insieme con una quantità di acqua pari al 20% in peso sul totale della miscela secca.

L'impasto cosi ottenuto è stato formato in granuli aventi uno spessore superiore a 80 min mediante granulatrice a padella. I granuli cosi ottenuti sono stati essicati per 24 h a 105°C, trattati termicamente per 3 h a 1000°C, quindi tagliati e rettificati fino ad ottenere due facce perfettamente coplanari, con sezione 71mm x 71 mm, come previsto dalla norma UNI 8520/17 e sottoposti a test di compressione secondo tale norma. Le caratteristiche salienti dei granuli così ottenuti sono:

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Granulati a superficie ceramizzata costituiti da miscele di rifiuti industriali prevalentemente inorganici aventi una granulometria compresa fra 0,1 e 90 mm, una perdita in massa per abrasione, rilevata secondo la norma UNI 8520/19 inferiore al 30% e non tossici secondo la definizione del DPR 915 del 10.9.82 .
2. Granulati a superficie ceramizzata come rivendicato in 1. in cui detta granulometria e compresa fra 0,1 e 25 mm.
3· Granulati a superficie ceramizzata come rivendicato in 1. ottenuti miscelando da 20 a 70 parti in peso di almeno un rifiuto di tipo tossico e nocivo e da 20 a 70 parti in peso di almeno due rifiuti di tipo non tossico e nocivo, con la condizione che uno di detti due rifiuti di tipo non tossico e nocivo sia un residuo da lavorazioni chimiche e sia presente in quantità da 1 a 5 parti in peso sul totale della miscela secca e che il rapporto in peso fra la somma dei silicoalluminati, silicati ed alluminati e quella degli ossidi metallici sia compresa fra 1:1 e 4:1.
4. Granulati a superficie ceramizzata come rivendicato in 3. caratterizzati dal fatto che i rifiuti utilizzati non contengono componenti con differenze nelle temperature di fusione superiori ai 600*C in quantità superiore al 10% in peso sul totale della miscela secca.
5- Procedimento di preparazione di granulati a superficie ceramizzata comprendente i seguenti stadi essenziali: a) miscelazione di 20 a 70 parti in peso di almeno un rifiuto di .tipo tossico e nocivo e di 20 a 70 parti in peso di almeno due rifiuti di tipo non tossico e nocivo, con la condizione che uno di detti due rifiuti di tipo non tossico e nocivo sia un residuo da lavorazioni chimiche e sia presente in quantità da 1 a 5 parti in peso sul totale della miscela secca e che il rapporto in peso fra la somma dei silicoalluminati, silicati ed alluminati e quella degli ossidi metallici sia compresa fra 1:1 e 4:1; b) macinazione della miscela ottenuta fino ad ottenere una granulometria media della miscela da 100 a 200 micrometri; c) aggiunta di acqua alla miscela macinata in quantità compresa tra il 5% ed il 50% in peso sul totale della miscela secca; d) granulazione dell'impasto ottenuto nello stadio c) in granuli da 0,1 a 90 mm; e) essiccamento di detti granuli mediante riscaldamento e ventilazione sino ad un grado di umidità del 5% in peso sui granuli essicati, utilizzando temperature comprese tra 50°C e 400°C; f) trattamento termico dei granuli essicati ad una temperatura compresa tra 800 e 130θ"θ e con tempi compresi tra 5 minuti e 6 ore e raffreddamento del granulato fino a temperatura ambiente.
6. Procedimento come rivendicato in 5. in cui lo stadio di essicamento viene condotto a temperature comprese tra 70°C e 250°C.
7. Procedimento come rivendicato in 5·. in cui gli stadi di granulazione ed essicamento vengono condotti in una unica operazione mediante essicatori ad alta turbolenza interna.
8. Procedimento come rivendicato in 5·. in cui lo stadio di trattamento termico viene realizzato in forni rotativi. 9- Uso di granulati a superficie ceramizzata come rivendicato in 1. come materiali di riempimento per la preparazione di calcestruzzi speciali o di manufatti in cemento.