ITVR960010A1 - Procedimento per l'essicamento dei fanghi prodotti dalla lavorazione dei materiali lapidei o similari - Google Patents

Abstract

Il procedimento in oggetto prevede che, tramite un impianto di essiccamento, si possano riciclare i residui fangosi, prodotti nell'attività lapidea, utilizzandoli in tutte quelle applicazioni che richiedono la presenza di carbonato di calcio in bassissimi tenori di umidità, quali ad esempio per la produzione di materie plastiche, di vernici, o di guaine isolanti ed impermeabilizzanti.I fanghi essiccati nel tamburo rotante (4) dell'impianto di essiccamento (1), vengono immessi in opportuni dispositivi di selezione e di separazione (7), i quali riducono il prodotto finito ad una misura granulometrica inferiore ai 50 micron, e ad una consistenza omogenea.L'essiccatore (1) è riscaldato da gas caldi, impressi attraverso un produttore od erogatore di calore (2), che portano il prodotto ad una elevata temperatura. Tali gas caldi possono derivare dalla combustione di gas naturale o preferibilmente da fonti di calore alternative, quali da inceneritori o similari per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani, od ancora da caldaie alimentate da bricchetti di segatura compattata.

Description

Descrizione di un brevetto per invenzione industriale per il trovato avente titolo:

"PROCEDIMENTO PER L'ESSICCAMENTO DEI FANGHI PRODOTTI DALLA LAVORAZIONE DEI MATERIALI LAPIDEI O SIMILARI"

II presente brevetto d'invenzione ha per oggetto un procedimento atto all'essiccamento dei fanghi prodotti dalla lavorazione dei materiali lapidei quali il marmo o similari. Secondo tale procedimento è possibile, riutilizzando i fanghi derivati dalla lavorazione dell'attività lapidea, alternativamente allo smaltimento in discarica, ricavare un prodotto impiegabile in diversi settori, ad esempio nella produzione di fertilizzanti, di desolforatori , di materie plastiche, di pitture, di mangimi od altro ancora.

Come noto, i residui di lavorazione dell'attività lapidea sono costituiti essenzialmente da fanghi e cocciame derivati dalle operazioni di segagione, taglio e lucidatura del marmo, granito ed agglomerato.

Tutte le macchine operative che realizzano il ciclo di lavorazione dei materiali lapidei operano asportazioni di materiale, sottoponendo la zona di taglio o la superficie di lavoro ad un getto continuo di acqua, che consente di raffreddare gli utensili, di asportare la polvere che si genera durante il taglio e di trasportare la graniglia abrasiva nei telai da granito.

E' noto inoltre che le macchine operative sono collegate ad una vasca di raccolta nella quale defluiscono tutte le acque di scarico, a sua volta collegata ad un sedimentatore. Durante la sedimentazione, accelerata per mezzo di un opportuno flocculente, le polveri contenute nell'acqua si depositano sul fondo formando i fanghi, mentre l'acqua chiarificata viene stoccata in un apposito silo affinchè possa essere resa nuovamente disponibile alle macchine della linea.

I fanghi che si depositano sul fondo del sedimentatore vengono smaltiti secondo due alternative.

La prima possibilità consiste nello svuotamento periodico del sedimentatore, dal quale vengono prelevati i fanghi allo stato semi-liquido, con un tenore di umidità pari a circa l'80%, i quali vengono prelevati da trasportatori autorizzati e successivamente smaltiti in discarica .

La seconda alternativa prevede la parziale disidratazione dei fanghi fino ad un tenore di secco di circa il 70% mediante l'impiego di un'apposita macchina, detta filtropressa, la quale genera dei pannelli di fango f iltropressato che vengono periodicamente prelevati da trasportatori autorizzati e successivamente smaltiti in discarica .

I fanghi, che provengono dalla sedimentazione delle particelle solide asportate dall'acqua durante le varie lavorazioni, sono dunque costituiti per la maggior parte da materiale lapideo asportato sotto forma di polvere dai vari utensili durante il taglio e, in percentuale molto inferiore, da microscopici pezzi di consumo delle lame e degli inserti, e da graniglia abrasiva esausta derivante dalla segagione dei blocchi.

Da un'analisi effettuata su campioni di fanghi, è emerso che i materiali con cui sono composti i residui di lavorazione del marmo possono essere utilizzati nel settore dei fertilizzanti per agricoltura, dei desolforatori, nei processi di abbattimento degli ossidi d'azoto presenti nelle emissioni gassose delle caldaie, nella produzione di materie plastiche come "sostanze di carica", nelle pitture, nei mangimi, nella produzione di materiali cementizi ed altro ancora, mentre i residui della lavorazione del granito possono essere impiegati nell'industria vetraria.

Lo scopo della presente invenzione è quello di aver ideato un impianto di essiccamento che consente di riciclare i residui fangosi, prodotti nell'attività lapidea, e di utilizzarli in tutte quelle applicazioni che richiedono bassissimi tenori di umidità, quali ad esempio per la produzione di materie plastiche, di vernici, o di guaine isolanti ed impermeabilizzanti.

Si definisce essiccamento l'operazione mediante la quale un liquido viene allontanato dal solido che lo contiene. Si differenzia dall'evaporazione sia per le apparecchiature che vengono utilizzate, sia perchè la quantità di liquido rimosso è, generalmente, molto minore di quella allontanata nell'evaporazione.

L'essiccamento comporta insieme trasporto di materia e di energia, in quanto da un lato il liquido che evapora è materia che si trasferisce dal solido umido all'ambiente e, d'altro lato, il calore passa dal mezzo riscaldante al solido da riscaldare.

L'essiccamento si verifica generalmente in due periodi distinti, caratterizzati uno da velocità di essiccamento costante e l'altro, da velocità di essiccamento decrescente nel tempo.

In una prima fase la temperatura del solido cresce e perciò la velocità di evaporazione del liquido aumenta. Successivamente la temperatura del solido si stabilizza perchè il liquido, richiamato dalla differenza distribuzione, si porta all'interno del corpo alla sua superficie con velocità tale da controbilanciare la quantità che evapora, in modo tale che tutto il calore che passa al solido viene speso per evaporare il liquido; in questa fase è come se l'evaporazione avvenisse da una superficie liquida, quindi a velocità costante.

Quando però nel solido il contenuto di umidità scende sino al valore di umidità critica, essendosi il solido assai impoverito di liquido, la sua superficie esterna comincia a presentare zone secche, perchè non è più raggiunta diffusamente e regolarmente dal liquido che deve fuoriuscire. La velocità di essiccamento diminuisce da questo punto in avanti e la temperatura del solido aumenta; in questa fase anche la struttura del solido influenza la velocità di essiccamento.

Operativamente l'essiccamento può essere effettuato con un processo continuo o discontinuo: nel primo caso il materiale da essiccare viene alimentato con continuità nell'essiccatore, dal quale viene scaricato in modo continuo una volta raggiunto il valore desiderato di umidità, mentre nel secondo caso il processo è realizzato per cicli: c'è un tempo di carico del materiale umido, uno di essiccamento vero e proprio ed una fase finale di scarico del prodotto dall'essiccatore.

Il confronto tra i due metodi porta senz'altro a preferire il continuo, sia per il migliore rendimento degli essiccatori, che per il risparmio di manodopera e per la migliore qualità ed uniformità del prodotto ottenuto .

Classificando l'essiccamento in ragione del metodo utilizzato per trasferire calore al solido, si identificano l'essiccamento diretto e l'essiccamento indiretto .

Si realizza l'essiccamento diretto se, come mezzo essiccante, si usa una corrente di gas caldi che vengono a diretto contatto con il solido da essiccare, il quale può essere disposto all'interno dell'essiccatore, a strati lambiti, o rimescolato continuamente da opportuni sistemi meccanici .

Si attua invece l'essiccamento indiretto nel caso in cui il calore venga trasmesso al solido attraverso superfici metalliche di separazione; questo metodo viene utilizzato quando il materiale da essiccarsi può alterarsi, nella sua struttura chimica o fisica, a diretto contatto con il gas essiccante, oppure quando, per motivi di costo o di sicurezza, si vuole recuperare il solvente che imbibe il solido, nonché quando il metodo diretto porterebbe alla formazione di una eccessiva quantità di trascinamenti .

Sia nell'essiccamento diretto che in quello indiretto, purché continui, il senso di moto del fluido riscaldante può essere in equi od in controcorrente rispetto a quello del solido da essiccare. Per ragioni di scambio termico, è preferibile utilizzare il sistema in controcorrente; tuttavia, quando si devono essiccare materiali deformabili per riscaldamento rapido, può essere necessario ricorrere a quello in equicorrente.

La selezione della ottimale metodologia di essiccamento del fango dell'industria del marmo, è stata effettuata in relazione alle caratteristiche del materiale ed alle tecnologie ad esso applicabili. In particolare si è optato per la scelta di una alimentazione continua dell'impianto, adeguata alle grosse portate ed alle esigenze di ottenere un prodotto dalle caratteristiche costanti .

Per quanto riguarda la scelta dell'essiccatore, l'elevato peso specifico del materiale trattato potrebbe causare la rottura, in un essiccatore di tipo indiretto, degli organi meccanici adibiti al trascinamento del materiale; ciò rende preferibile l'utilizzo di un essiccatore di tipo diretto in cui tale inconveniente non viene a crearsi e che, inoltre, rende la manutenzione più agevole e quindi meno dispendiosa.

Tra le varie tipologie costruttive è stata scelta quella illustrata in figura 1, ossia un essiccatore continuo 1 di tipo diretto a tamburo rotante.

Tale essiccatore consente l'essiccamento dei fanghi per effetto dei gas caldi, immessi attraverso un produttore od erogatore di calore 2, che portano il prodotto ad una elevata temperatura. Tali gas caldi possono derivare dalla combustione di gas naturale o preferibilmente da fonti di calore alternative, quali da inceneritori o similari per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani, od ancora da caldaie alimentate da bricchetti di segatura compattata.

In questo modo il vantaggio offerto dall'impianto secondo il presente trovato risulta ancora più evidente, in quanto, oltre al riciclaggio di residui fangosi, è possibile utilizzare convenientemente anche l'energia prodotta da altri materiali di rifiuto (i rifiuti solidi urbani ed i bricchetti di segatura o similari) , recuperando il calore prodotto dalla loro combustione, calore che, altrimenti, andrebbe disperso, con tutti i danni ecologici ed ambientali che ne derivano.

La materia cruda, immessa attraverso un'entrata di carico 3, avanza in controcorrente rispetto ai gas caldi in un forno la cui parte essenziale consiste in un tamburo cilindrico 4 di acciaio, eventualmente rivestito internamente di mattoni refrattari, leggermente inclinato rispetto all'orizzontale di circa 4°.

Nella parte inferiore del tamburo rotante 4 è quindi collocato il produttore od erogatore di calore 2, mentre dalla parte superiore, attraverso l'entrata di carico 3, vengono introdotti i fanghi da essiccare.

In corrispondenza dello scarico 5 dei fumi dell'essiccatore, è inoltre presente un filtro 6 per l'abbattimento delle polveri.

Al fine di garantire una adeguata omogeneità ed un corretto mescolamento del fango, caratteristiche necessarie per ottenere un prodotto di qualità costante, cioè un tenore di secco uniforme, si utilizzano opportune alette solidali con la superficie interna del cilindro in rotazione .

L'impianto funziona come un sistema chiuso, perchè sono previste le opportune operazioni di abbattimento delle emissioni, che, come detto, vengono attuate dal filtro 6. Le polveri trascinate sono trattenute in una torre di lavaggio tramite "scrubber". L'acqua di processo non proviene da un approvvigionamento esterno, ma viene ottenuta dalla condensa dell'umidità presente nell'aria in uscita dall'essiccatore.

Il prodotto essiccato viene infine immesso in opportuni dispositivi di selezione e di separazione indicati genericamente con 7, i quali riducono il prodotto finito ad una misura granulometrica inferiore ai 50 micron, e ad una consistenza omogenea, atta ad essere quindi impiegata nei settori sopra descritti.

L'insieme delle valutazioni effettuate sulla possibilità di riciclare, mediante essiccamento, i residui fangosi prodotti nell'attività lapidea, ha portato a ritenere valida la proposta di sottoporre una rilevante quantità di fanghi ad un processo di essiccamento, che può costituire una soluzione ai problemi sia ambientali che economici derivanti dalla necessità di smaltire i fanghi di marmo.

Dal punto di vista ambientale, infatti, l'essiccamento dei fanghi permette sia di ridurre i quantitativi degli stessi da smaltire in discarica, sia di evitare, perlomeno in parte, lo sfruttamento delle cave dalle quali viene attualmente estratto il carbonato di calcio, oltre a permettere il recupero, come si è visto in precedenza, delle forme di energia alternativa ottenute da altri tipi di prodotti da discarica, ad esempio rappresentate dalla combustione dei rifiuti solidi urbani o dei bricchetti di segatura, per l'alimentazione dell'essiccatore.

Anche dal punto di vista economico, è stato riscontrato che l'investimento relativo all'acquisto ed alla gestione di un'impianto di essiccamento, risulti profittevole .

Si può quindi concludere che il problema relativo allo smaltimento dei rifiuti dei processi di lavorazione dei materiali lapidei, può essere efficacemente risolto grazie alla possibilità di riutilizzo proposta; essa infatti garantisce una reale soluzione del problema ambientale legato alla attuale destinazione di tali rifiuti.

Inoltre il riutilizzo prospettato comporta degli indubbi vantaggi in termini economici sia per i produttori di rifiuti in termini di costi di smaltimento evitabili, sia per gli utilizzatori di tali materiali in termini di riduzione dei costi di acquisto dei prodotti che questi residui andrebbero a sostituire.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi prodotti dalla lavorazione dei materiali lapidei o similari, caratterizzato dal fatto di prevedere l'immissione del materiale fangoso all'interno di un forno preferibilmente ma non necessariamente a tamburo cilindrico orizzontale rotante, di tipo continuo ad essiccamento diretto, e dal fatto che il materiale fangoso essiccato, una volta uscito e prelevato dal forno, viene infine immesso in opportuni dispositivi di selezione e di separazione, dai quali il prodotto finito esce ad una densità omogenea secondo una misura granulometrica inferiore ai 50 micron, tale da consentirne l'impiego in vari settori.
2. 2) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che nella parte inferiore del tamburo rotante è collocato il produttore di calore, mentre dalla parte superiore vengono introdotti i fanghi da essiccare.
3. 3) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la materia fangosa cruda avanza in detto tamburo cilindrico rotante preferibilmente in controcorrente rispetto ai gas caldi.
4. 4) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la parte essenziale di detto forno consiste in un tamburo cilindrico preferibilmente in acciaio, eventualmente rivestito internamente di mattoni refrattari, leggermente inclinato rispetto all'orizzontale di circa 4°.
5. 5) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il prodotto fangoso viene immesso nell'impianto preferibilmente secondo una alimentazione continua, adeguata alle grosse portate ed alle esigenze di ottenere un prodotto dalle caratteristiche costanti.
6. 6) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di consentire il riciclaggio dei residui fangosi, prodotti nell'attività lapidea, ed il loro utilizzo in tutte quelle applicazioni che richiedono la presenza di carbonato di calcio a bassissimo tenore di umidità, quali ad esempio per la produzione di materie plastiche o di vernici, o di membrane isolanti ed impermeabilizzanti, od altri impieghi similari .
7. 7) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i gas caldi immessi nel forno di essiccamento possono provenire dalla combustione di gas naturale oppure preferibilmente da fonti di calore alternative, quali da inceneritori o similari per lo smaltimento dei rifiuti solidi urbani, od ancora da caldaie alimentate da bricchetti di segatura compattata.
8. 8) Procedimento per l'essiccamento dei fanghi secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza dello scarico dei fumi dell'essiccatore, è inoltre presente un filtro per l'abbattimento delle polveri .