Industria dei metalli non ferrosi
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Industria dei metalli non ferrosi
SINTESI Il presente documento di riferimento sulle migliori tecniche disponibili (BAT) nell'industria dei metalli non ferrosi è il risultato di uno scambio di informazioni svoltosi ai sensi dell'articolo 16, paragrafo 2 della direttiva 96/61/CE del Consiglio. Il documento va visto alla luce della prefazione, che ne illustra gli obiettivi e l'uso. Per trattare il complesso settore della produzione dei metalli non ferrosi si è deciso di considerare in un solo documento la produzione di metalli da materie prime primarie e secondarie e di ripartire quindi i metalli considerati in 10 gruppi. Tali gruppi sono: • • • • • • • • • • Rame (compresi Sn e Be) e relative leghe. Alluminio. Zinco, piombo e cadmio (+ Sb, Bi, In, Ge, Ga, As, Se, Te). Metalli preziosi. Mercurio. Metalli refrattari. Ferroleghe. Alcali e metalli alcalino-terrosi. Nickel e cobalto. Carbonio e grafite. La produzione di carbonio e grafite costituisce un gruppo a sé poiché molti di tali processi sono associati a forni di arrostimento di alluminio primario. Nei gruppi considerati sono stati inseriti, ove possibile, anche i processi di arrostimento e sinterizzazione di minerali e concentrati, e quelli per la produzione di allumina. L'estrazione e il trattamento dei minerali in miniera non sono trattati nel presente documento. Il presente documento è strutturato in dodici capitoli: informazioni generali (capitolo 1), processi comuni (capitolo 2) e processi della produzione metallurgica per i dieci gruppi di metalli considerati (capitoli da 3 a 12). Il capitolo 13 riporta le conclusioni e le raccomandazioni. Sono acclusi anche allegati che illustrano i costi e le normative internazionali. I processi comuni trattati nel capitolo 2 sono suddivisi come segue: • • • • • • • • • • • • • • • Uso del capitolo - Impianti complessi. Uso e comunicazione dei dati sulle emissioni. Gestione, progettazione e formazione. Ricevimento, stoccaggio e movimentazione delle materie prime. Trasformazione preliminare e pretrattamento delle materie prime e passaggio ai processi di produzione. Processi di produzione del metallo - tipi di forno e tecniche di controllo dei processi. Tecniche di raccolta dei gas e di abbattimento delle emissioni nell'atmosfera. Trattamento degli effluenti e riutilizzo delle acque. Riduzione al minimo, riciclo e trattamento dei residui di processo (compresi sottoprodotti e rifiuti). Recupero dell'energia e del calore di scarto. Aspetti riguardanti altri comparti ambientali. Rumore e vibrazioni. Esalazioni. Sicurezza. Smantellamento degli impianti. Ogni capitolo da 2 a 12 comprende sezioni sulle tecniche e sui processi applicati, sugli attuali livelli di consumo e di emissione, sulle tecniche da prendere in considerazione nella determinazione delle BAT e sulle conclusioni in merito alle BAT. Nel capitolo 2 le conclusioni i sulle BAT riguardano soltanto la movimentazione e lo stoccaggio dei materiali, il controllo del processo, l'abbattimento e la raccolta dei gas, l'eliminazione delle diossine, il recupero del diossido di zolfo, l'abbattimento di mercurio, il trattamento degli effluenti e il riutilizzo dell'acqua. Per una comprensione completa è opportuno conoscere le conclusioni sulle BAT contenute in ciascun capitolo. 1. Industria dei metalli non ferrosi L'Unione europea produce almeno 42 metalli non ferrosi, oltre a ferroleghe, carbonio e grafite, impiegati in varie applicazioni nel settore metallurgico, chimico, edile, dei trasporti e della produzione e trasmissione di energia elettrica. Ad esempio, il rame di elevata purezza è essenziale per la produzione e trasmissione di energia elettrica, mentre quantità limitate di nickel o di metalli refrattari migliorano la resistenza alla corrosione o altre proprietà dell'acciaio. Questi metalli vengono anche impiegati in settori ad alta tecnologia, in particolare nelle industrie della difesa, dell'informatica, dell'elettronica e delle telecomunicazioni. La produzione di metalli non ferrosi si basa sull'impiego di un gran numero di materie prime primarie e secondarie. Le materie prime primarie si ricavano da minerali estratti dalle miniere, che vengono quindi trattati prima di essere sottoposti al processo metallurgico da cui si ottiene il metallo grezzo. Il trattamento dei minerali avviene di norma in prossimità delle miniere. Le materie prime secondarie sono invece rottami e residui raccolti localmente che possono essere sottoposti a pretrattamento per eliminare le sostanze di rivestimento. In Europa i giacimenti di minerale che contengono metalli in concentrazioni redditizie si sono progressivamente esauriti e le fonti di approvvigionamento locale sono scarse. La maggior parte dei concentrati viene pertanto importata da varie fonti in tutto il mondo. Il riciclo costituisce un'importante fonte di approvvigionamento di materie prime per un certo numero di metalli. Rame, alluminio, piombo, zinco, metalli preziosi e metalli refrattari, tra gli altri, possono essere recuperati dai rispettivi prodotti o residui e possono essere reinseriti nei processi di produzione senza perdite di qualità. Nel complesso, le materie prime secondarie hanno un'elevata incidenza sulla produzione, consentendo così di ridurre i consumi di materie prime e di energia. La produzione di questo settore consiste in metallo raffinato o in semilavorati, ad esempio lingottini di colata in metallo o in lega di metallo o profilati lavorati ed estrusi, lamiere, fogli, nastri, barre ecc. La struttura dell'industria varia a seconda dei metalli. Non esistono imprese che producano tutti i metalli non ferrosi, nonostante ve ne siano alcune a livello paneuropeo che producono diversi metalli, ad esempio rame, piombo, zinco, cadmio e altri. In Europa le dimensioni delle imprese che producono metalli e leghe di metallo variano notevolmente, da poche imprese con più di 5 000 dipendenti a un grande numero di imprese con 50 - 200 dipendenti. Esse sono detenute da gruppi metallurgici a livello paneuropeo o nazionale, holding industriali, società pubbliche autonome e società private. Alcuni metalli sono essenziali come elementi in tracce, tuttavia a concentrazioni superiori presentano tossicità del metallo, degli ioni o dei composti, e molti sono inseriti in vari elenchi di materiali tossici. Piombo, cadmio e mercurio sono quelli che destano maggiori preoccupazioni. 2. Problemi ambientali connessi all'industria I principali aspetti ambientali della produzione della maggior parte dei metalli non ferrosi derivati da materie prime primarie riguardano le potenziali emissioni nell'atmosfera di polvere, metalli e composti di metalli, nonché di diossido di zolfo in caso di arrostimento e fusione di ii concentrati di solfuro o di uso di combustibili o altri materiali contenenti zolfo. La raccolta dello zolfo e la sua conversione o eliminazione costituiscono pertanto fattori importanti nella produzione di metalli non ferrosi. I processi pirometallurgici sono potenziali fonti di polvere e metalli provenienti da forni, da reattori e dal trasporto di metallo fuso. Anche il consumo energetico e il recupero di calore e di energia sono fattori importanti nella produzione di metalli non ferrosi. Essi dipendono dall'uso efficiente dell'energia contenuta nei minerali di solfuro, dall'energia richiesta dalle varie fasi del processo, dal tipo e dal metodo di approvvigionamento di energia e dall'efficacia dei metodi recupero del calore. Il capitolo 2 del presente documento contiene alcuni esempi concreti. I principali problemi ambientali legati alla produzione di metalli non ferrosi da materie prime secondarie sono anche dovuti ai gas di scarico che provengono dai diversi forni e dai sistemi di movimentazione che comportano polvere, metalli e, in alcune fasi del processo, gas acidi. Esiste anche la possibilità che si formino diossine a causa della presenza di piccole quantità di cloro nelle materie prime secondarie. Gli obiettivi che si perseguono sono l'eliminazione e/o la raccolta di diossina e COV. I principali problemi ambientali dell'alluminio primario sono la produzione di idrocarburi polifluorurati e fluoruri durante l'elettrolisi, la produzione di rifiuti solidi provenienti dalle celle e di rifiuti solidi derivanti dalla produzione di allumina. La produzione di rifiuti solidi è anche un problema nella produzione di zinco e di altri metalli durante le fasi di eliminazione del ferro. Altri processi utilizzano spesso reagenti pericolosi quali HCl, HNO3, Cl2 e solventi organici per la lisciviatura e la purificazione. Tecniche di trattamento avanzate permettono di trattenere, raccogliere e riutilizzare questi materiali. La tenuta stagna del reattore è al riguardo importante. Nella maggior parte dei casi, i gas di processo sono depurati mediante filtri a manica (fabric filters) in modo da ridurre le emissioni di polvere e di composti di metalli quali il piombo. La depurazione dei gas mediante depuratori a umido e precipitatori elettrostatici a umido si rivela particolarmente efficace per i gas di processo sottoposti a recupero dello zolfo in un impianto con acido solforico. I depuratori a umido risultano efficaci anche quando le polveri sono abrasive o difficili da filtrare. L'impiego di forni sigillati e il trasporto e stoccaggio in unità chiuse è essenziale per prevenire le emissioni diffuse. In sintesi, i problemi principali connessi ai processi di produzione per ciascun gruppo di metalli riguardano i seguenti componenti: • • • • Per la produzione di rame: SO2, polvere, composti di metallo, composti organici, acque di scarico (composti di metalli), residui quali rivestimenti dei forni, fanghi, polvere dei filtri e scorie. Anche la formazione di diossina durante il trattamento di materiale in rame secondario costituisce un problema. Per la produzione di alluminio: fluoruri (compreso HF), polvere, composti di metalli, SO2, COS, idrocarburo aromatico policiclico (PAH), COV, gas a effetto serra (PFC e CO2), diossine (secondarie), cloruri e HCl. Residui della produzione quali bauxite, residui solidi derivanti dalla fusione ("spent pot lining"), polvere dei filtri e scorie e acque di scarico saline (olio e ammoniaca). Per la produzione di piombo, zinco e cadmio: polvere, composti di metalli, COV (comprese le diossine), esalazioni, SO2, gas acidi di altro tipo, acque di scarico (composti di metalli), residui della produzione quali fango, residui ricchi di ferro, polvere dei filtri e scorie. Per la produzione di metalli preziosi: COV, polvere, composti di metalli, diossine, esalazioni, NOx, gas acidi di altro tipo quali cloro e SO2. Residui della produzione quali fango, polvere dei filtri e scorie e acque di scarico (composti di metalli e composti organici). iii • • • • • • Per la produzione di mercurio: vapori di mercurio, polvere, composti di metalli, esalazioni, SO2, gas acidi di altro tipo, acque di scarico (composti di metalli), residui della produzione quali fango, polvere dei filtri e scorie. Per la produzione di metalli refrattari, polvere di metalli duri e carburi metallici: polvere, metalli duri allo stato solido e composti di metalli, acque di scarico (composti di metalli), residui della produzione quali polvere dei filtri, fango e scorie. Per il trattamento di tantalio e niobio sono impiegate sostanze chimiche come fluoruro di idrogeno (HF), molto tossiche, un aspetto di cui va tenuto conto in fase di movimentazione e stoccaggio. Per la produzione di ferroleghe: polvere, composti di metalli, CO, CO2, SO2, recupero di energia, acque di scarico (composti di metalli), residui come polvere dei filtri, fango e scorie. Per la produzione di alcali e metalli alcalino-terrosi: cloro, HCl, diossina, SF6, polvere, composti di metalli, CO2, SO2, acque di scarico (composti di metalli), residui della produzione quali fango, alluminato, polvere dei filtri e scorie. Per la produzione di nickel e cobalto: COV, CO, polvere, composti di metalli, esalazioni, SO2, cloro e gas acidi di altro tipo, acque di scarico (composti di metalli e composti organici), residui della produzione quali fango, polvere dei filtri e scorie. Per la produzione di carbonio e grafite: idrocarburi aromatici policiclici (PAH), idrocarburi, polvere, esalazioni, SO2, prevenzione delle acque di scarico, residui della produzione quali polvere dei filtri. 3. Processi applicati L'ampia gamma di materie prime utilizzate nei vari impianti fa sì che nella produzione metallurgica sono applicati vari processi . In molti casi la scelta del processo è in funzione delle materie prime. Le tabelle illustrate di seguito riportano una sintesi in merito ai forni utilizzati per la produzione di metalli non ferrosi: Forno Essiccatore a serpentina di vapore Essiccatore a letto fluidizzato Essiccatore a vaporizzazione rapida Forno rotativo Letto fluidizzato. Apparecchio di sinterizzazione up-draught. Apparecchio di sinterizzazione down iv Metalli impiegati Cu e altri La maggior parte dei metalli per essiccazione. ZnO per fumigazione. Allumina, Ni e ferroleghe per calcinazione. Combustione di pellicola fotografica per la produzione di metalli preziosi. Deoliazione di Cu e cascami di Al Rame e zinco Al2O3 Zinco e piombo. Zinco e piombo. Materiale impiegato Concentrati Minerali, concentrati e rottami e residui vari. Commenti Applicazioni di essiccazione, calcinazione e fumigazione. Usato come inceneritore. Concentrati. Al(OH)3 Concentrati e materie prime secondarie. Concentrati e materie prime Calcinazione e arrostimento. Sinterizzazione. Sinterizzazione. draft. Apparecchio di sinterizzazione a nastro d'acciaio Herreshoff Ferroleghe, Mn, Nb. Mercurio. Molibdeno (recupero di renio) secondarie. Minerali. Minerali e concentrati. Altre possibili applicazioni Arrostimento, calcinazione. Forni per essiccazione, arrostimento, sinterizzazione e calcinazione v Forno A crogiolo chiuso con rivestimento refrattario A pozzo aperto Baiyin Elettrico ad arco Contop/Ciclone Elettrico ad arco sommerso Metalli impiegati Metalli refrattari, ferroleghe speciali Metalli refrattari, ferroleghe speciali. Rame Ferroleghe Rame Metalli preziosi, rame, ferroleghe. Rotativo Alluminio, piombo, rame, metalli preziosi Rotativo basculante Alluminio A riverbero Alluminio, rame, altri Vanyucov ISA Smelt/Ausmelt Rame Rame, piombo, QSL Piombo Kivcet Piombo Rame Rame Rame Rame (TBRC), Metalli preziosi Noranda El Teniente Convertitore rotante soffiato dall'alto (TBRC) TROF Mini Smelter Altoforno e ISF Forno flash Inco Forno flash Outokumpu Processo Mitsubishi Peirce Smith Rame/piombo/stagno Piombo, piombo/zinco, rame, metalli preziosi, ferro-manganese ad alto tenore di carbonio. Rame, nickel Rame, nickel Rame Rame (convertitore), Ferroleghe, produzione di ossidi di metallo Rame (convertitore) Rame (convertitore) Hoboken Convertitore a flash Outokumpu Convertitore Noranda Rame (convertitore) Convertitore Mitsubishi Rame (convertitore) Forni di fusione e affinazione vi Materiale impiegato Commenti Ossidi di metallo Ossidi di metallo Concentrati Concentrati, minerale Concentrati Scorie, materie prime secondarie, concentrati. Rottami e altre materie prime secondarie, rame blister Rottami e altre materie prime secondarie Rottami e altre materie prime secondarie, rame grezzo (nero) Concentrati Intermedi, concentrati e materie prime secondarie. Concentrati e materie prime secondarie Concentrati e materie prime secondarie Concentrati Concentrati La maggior parte delle materie prime secondarie, compresi i fanghi Rottami Concentrati, la maggior parte delle materie prime secondarie Concentrati Concentrati Concentrati e rottami di anodi Matte e rottami di anodi Matte e rottami di anodi Matte Matte Matte Per la produzione di ferroleghe si utilizzano i tipi aperto, semichiuso e chiuso. Ossidazione e reazione con il substrato. Riduce al minimo l'uso di fondente salino. Fusione di concentrati di rame altrove nel mondo. Per la produzione di ferro-manganese usato solo con recupero di energia. Forno Metalli impiegati Materiale impiegato A induzione La maggior parte Metallo pulito e rottami. A fascio elettronico Metalli refrattari Rotativo Alluminio, piombo A riverbero Alluminio (primario e secondario) Metallo pulito e rottami. Rottami con differenti tenori. Rottami con differenti tenori. Contimelt Rame A tino Rame A tamburo (Thomas) Rame Crogioli a Piombo, zinco riscaldamento (crogioli indiretti di tipo kettle) Crogioli a Metalli preziosi riscaldamento diretto Anodo in rame, rottami puliti e rame grezzo. Catodo in rame e rottami puliti. Rottami di rame Rottami puliti. Metallo pulito Commenti L'agitazione indotta favorisce l'amalgama. Per alcuni metalli è possibile usare un sistema sottovuoto. Fondenti e sali usati per matrici complesse. La configurazione del bagno o della suola può variare. Fusione o attesa. Sistema a forno integrato. Condizioni di riduzione. Fusione, affinazione a fuoco Fusione, affinazione, amalgama. Fusione, amalgama. Forni di fusione Si impiegano anche processi idrometallurgici. Si utilizzano acidi e alcali (NaOH, talvolta anche Na2CO3) per disciogliere il contenuto di metallo di vari calcinati, minerali e concentrati prima dei processi di affinazione ed estrazione elettrolitica. In genere il materiale da lisciviare è un ossido, sotto forma di minerale di ossidazione o come ossido prodotto dall'arrostimento. La lisciviatura diretta di alcuni concentrati o matte è eseguita ad una pressione elevata e pari a quella atmosferica. Per la lisciviatura di alcuni minerali di solfuro di rame si può ricorrere ad acido solforico o ad altri mezzi, utilizzando talvolta batteri naturali per favorirne l'ossidazione e il discioglimento, ma sono necessari tempi di permanenza molto lunghi. Ai sistemi di lisciviatura è possibile aggiungere aria, ossigeno, cloro o soluzioni contenenti cloruro ferrico in modo da creare le condizioni adatte al discioglimento. Le soluzioni prodotte vengono trattate in numerosi modi per affinare e separare i metalli. La prassi comune consiste nel riportare le soluzioni esaurite allo stadio di lisciviatura, ove opportuno, per preservare gli acidi e le soluzioni alcaline. 4. Livello attuale di emissioni e consumo La gamma di materie prime costituisce a propria volta un fattore rilevante e incide sull'impiego di energia, sul volume di residui prodotti e sulla quantità di altri materiali utilizzati. Un esempio è l'eliminazione di impurità quali il ferro nelle scorie: la quantità di impurità presenti determina il volume di scorie prodotte e il consumo di energia. vii Le emissioni nell'ambiente dipendono dai sistemi di raccolta o di abbattimento utilizzati. Durante lo scambio di informazioni sono stati raccolti i valori attuali relativi ad alcuni processi di abbattimento, sintetizzai nella tabella di seguito. viii Tecnica di abbattimento Componente Filtro a manica, Polvere PE a caldo e (metalli a ciclone. seconda della composizione) Filtro al carbonio Carbonio totale Impianto di Carbonio postcombustione totale (compresa Diossina l'estinzione di (TEQ) temperatura per le PAH (EPA) diossine) HCN Depuratore per SO2 via umida o Idrocarburo semisecca Cloro Depuratore di Polvere allumina Idrocarburo PAH (EPA) Recupero del Cloro cloro Combustione NOx ottimizzata. Bruciatori a bassi NOx Depuratore NOx ossidante Impianto con acido solforico, riportato come conversione di SO2 Doppio contatto Contatto singolo Raffreddatore, PAH (EPA) PE, assorbimento Idrocarburi a calce/carbonio e filtro a manica Emissioni rilevate Valore minimo < 1 mg/Nm3 Valore massimo 100 mg/Nm3 Emissioni specifiche (per tonnellata di metallo prodotto) 100 - 6000 g/t < 20 mg/Nm3 < 2 mg/Nm3 100 mg/Nm3 10 - 80 g/t < 0,1 ng/Nm3 5 ng/Nm3 5 - 10 µg/t < 1 µg/Nm3 2500 µg/Nm3 3 10 mg/Nm3 < 0,1 mg/Nm < 50 mg/Nm3 250 mg/Nm3 3 < 10 mgC/Nm 200 mgC/Nm3 < 2 mg/Nm3 < 1 mg/Nm3 20 mg/Nm3 < 1 mgC/Nm3 50 mgC/Nm3 < 20 µg/Nm3 2000 µg/Nm3 < 5 mg/Nm3 10 mg/Nm3 500 - 3000 g/t 500 mg/Nm3 < 100 mg/Nm3 99,3 % 99,7% 1 - 16 kg/t 95 99,1% 0,1 mg/Nm3 20 mgC/Nm3 6 mg/Nm3 200 mgC/Nm3 Gamma delle attuali emissioni Per ridurre le emissioni di polvere e dei composti di metalli, quali il piombo, i gas di processo vengono raccolti e quindi depurati in filtri a manica. I filtri a manica di nuova concezione presentano notevoli miglioramenti sotto il profilo della prestazione, dell'affidabilità e della durata. Per eliminare diossine e COV si usano impianti di postcombustione e assorbimento al carbonio. I gas non raccolti o le emissioni diffuse non sono tuttavia trattati. Le emissioni di polvere provengono anche dallo stoccaggio, dalla movimentazione e dal pretrattamento di materie prime dove le emissioni diffuse hanno un ruolo importante. Ciò è vero sia per la produzione primaria sia per quella secondaria, poiché le emissioni diffuse possono assumere una rilevanza anche ix maggiore rispetto alle emissioni raccolte e abbattute. In presenza di emissioni diffuse significative, la raccolta e il trattamento dei gas richiedono un'accurata progettazione dell'impianto e operazioni di processo adeguate. x La tabella riportata di seguito mostra l'importanza delle emissioni diffuse o non raccolte: Produzione di anodi (t/a) Emissioni diffuse Totale forno fusorio All'altezza del tetto Emissioni al camino del forno fusorio primario Forno fusorio/impianto con acido Aspiratori di scarichi al camino e secondari Emissioni di polvere in kg/a Prima della raccolta Dopo la raccolta supplementare di gas supplementare di gas secondari (1992) secondari (1996) 220000 325000 66490 56160 32200 17020 7990 7600 2547 2116 Confronto tra polveri abbattute e polveri diffuse in un forno fusorio per la produzione di rame primario In molti processi i sistemi di raffreddamento e di acqua di processo sono a circuito chiuso, ma esiste ancora la possibilità di scaricare nell'acqua metalli pesanti. Nel capitolo 2 vengono presi in considerazione i metodi per ridurre l'impiego di acqua e la conseguente produzione di acque di scarico e per sottoporre ad adeguato trattamento le acque di processo. Nel settore considerato anche la produzione di residui è un fattore significativo. I residui presentano tuttavia quantità di metallo che si possono recuperare ed è prassi consueta utilizzarli sul luogo di produzione o in altri impianti per il recupero del metallo. Molte delle scorie prodotte sono inerti, non lisciviabili, e sono utilizzate per applicazioni di ingegneria civile. Altre, come quelle saline, possono essere trattate per il recupero di componenti da utilizzare in altri settori industriali. L'industria deve tuttavia garantire che tali operazioni di recupero vengono effettuate secondo norme ambientali elevate. 5. Conclusioni sulle BAT Lo scambio di informazioni durante la preparazione del BREF sulla produzione di metalli non ferrosi ha consentito di trarre alcune conclusioni sulle BAT da applicare nella produzione e nei processi connessi. Per una completa comprensione di tali tecniche e dei processi ed emissioni ad esse associati, è pertanto necessario fare riferimento alle sezioni di ciascun capitolo dedicate alle BAT. I risultati principali sono riassunti qui di seguito. • Attività a monte La gestione, la supervisione e il controllo dei processi e sistemi di abbattimento sono fattori di estrema importanza. Sono altresì importanti formazione professionale e addestramento adeguati e la motivazione degli operatori per prevenire l'inquinamento dell'ambiente. Tecniche efficaci per la movimentazione delle materie prime possono evitare la presenza di emissioni diffuse. Altre importanti tecniche sono: • • La valutazione delle implicazioni ambientali di un nuovo processo o di nuove materie prime nelle fasi iniziali di un progetto, con successive verifiche ad intervalli regolari. La progettazione di un processo in grado di accogliere la gamma prevista di materie prime. Infatti possono sorgere gravi problemi se ad esempio i volumi di gas sono troppo elevati o se il consumo di energia è superiore al previsto. La fase della progettazione rappresenta il momento economicamente più vantaggioso per apportare cambiamenti che consentano di migliorare l'efficienza ambientale. xi • • Revisioni della progettazione e del processo decisionale, per documentare il modo in cui sono state considerate la varietà dei processi e delle tecniche di abbattimento. Pianificazione delle procedure di messa in servizio per stabilimenti nuovi o ammodernati. La tabella seguente riassume le tecniche di stoccaggio e movimentazione delle materie prime sulla base della tipologia e delle caratteristiche del materiale. xii Materia prima Gruppo di metalli Metodo di movimentazione Concentrati: Tutti - se c'è formazione di polvere Tutti - se non c'è formazione di polvere Metalli refrattari Convogliatori chiusi o pneumatici Edifici chiusi Convogliatori coperti Magazzini coperti Convogliatori chiusi o pneumatici Convogliatori coperti Fusti, serbatoi e tramogge sigillati Prevenzione della contaminazione dell'acqua e di emissioni diffuse Caricatore meccanico All'aperto Benne di caricamento In zone coperte Chiusi o agglomerati Al chiuso se si tratta di materiali polverosi Edifici chiusi Prevenzione della contaminazione dell'acqua o di reazioni a contatto con l'acqua. Drenaggio oleoso da sfridi Materiale a grana fine (ad esempio polvere di metalli) Materie prime secondarie: Fondenti: Combustibile solido e coke: Tutti dimensioni rilevanti Tutti dimensioni ridotte Tutti materiale fine Tutti - se c'è formazione di polvere Tutti - se non c'è formazione di polvere Tutti Combustibili liquidi e GPL Tutti Gas di processo Tutti Solventi Cu, Ni, gruppo Zn, metalli preziosi, carbonio Tutti Prodotti – catodi, vergelle, billette, lingotti, pani, ecc. Residui della produzione soggetti a recupero. Tutti Convogliatori chiusi o pneumatici Metodo di stoccaggio Convogliatori coperti Magazzini coperti Convogliatori coperti Se non c'è formazione di polvere Tubazione sospesa (aerea) Magazzini coperti Se non c'è formazione di polvere Tubazione sospesa (aerea) Tubazione a pressione ridotta (Cloro, CO) Tubazione sospesa (aerea) Manuale A seconda delle condizioni. A seconda delle condizioni. Stoccaggio certificato Aree di sbarramento. Stoccaggio certificato Fusti, cisterne In strutture di calcestruzzo all'aperto o stoccaggio al chiuso. In strutture all'aperto, coperte o chiuse a seconda della presenza di polvere e della reazione con l'acqua. Commenti Prevenzione della contaminazione dell'acqua. Prevenzione della contaminazione dell'acqua. Retroventilazione delle tubazioni di mandata Monitoraggio delle perdite di pressione, segnalatori di gas tossici. Retroventilazione delle tubazioni di mandata. Sistema di drenaggio adeguato. Sistema di drenaggio adeguato. xiii Rifiuti da smaltire (ad esempio rivestimenti dei forni) Tutti A seconda delle condizioni. In strutture aperte o coperte o sigillate (fusti), a seconda del materiale. Sistema di drenaggio adeguato. Prospetto delle materie prime e delle tecniche di movimentazione Sono importanti per le BAT la progettazione del forno, l'uso di metodi di pretrattamento idonei e il controllo del processo. L'impiego di miscele di materie prime per ottimizzare il processo impedisce l'uso di materiali inadeguati e consente di massimizzare l'efficienza del processo. La raccolta di campioni e l'analisi dei materiali di alimentazione, nonché la separazione di alcuni materiali sono aspetti rilevanti di questa tecnica. Progettazione, manutenzione e controllo efficienti sono elementi importanti in tutte le fasi del processo e dell'abbattimento delle emissioni. La raccolta di campioni e il controllo delle emissioni nell'ambiente devono essere attuati in conformità delle norme nazionali e internazionali. Bisogna anche monitorare i parametri rilevanti per il controllo del processo o per l'abbattimento delle emissioni. Il monitoraggio costante dei parametri fondamentali deve essere attuato ogniqualvolta ciò si riveli efficace. • Controllo del processo Le tecniche di controllo del processo intese a misurare e mantenere in maniera ottimale, parametri come temperatura, pressione, composizione dei gas e altri parametri critici sono considerate BAT. La raccolta di campioni e l'analisi delle materie prime consentono di controllare le condizioni degli stabilimenti. Un buon grado di mescolanza di materiali di alimentazione diversi permette di ottenere un rendimento di conversione energetica ottimale e di ridurre le emissioni e la quantità di rottami. L'uso di sistemi per pesare e dosare i materiali di alimentazione, l'impiego di microprocessori per controllare l'afflusso di materiale di alimentazione, le condizioni critiche di lavorazione e di combustione e l'aggiunta di gas consentono di ottimizzare il processo. A tal fine è possibile rilevare numerosi parametri e predisporre sistemi di allarme per i parametri critici, tra cui: • • • • • • monitoraggio in linea di temperatura, pressione del forno (o depressione) e volume o flusso dei gas; monitoraggio di componenti allo stato gassoso (O2, SO2, CO, polvere, NOx ecc.); monitoraggio in linea delle vibrazioni per individuare blocchi e eventuali anomalie dell'attrezzatura; monitoraggio in linea di corrente e tensione nei processi elettrolitici; monitoraggio in linea delle emissioni per il controllo dei parametri critici; monitoraggio e controllo della temperatura dei forni di fusione per evitare la produzione di fumi di metallo e di ossido di metallo dovuti al surriscaldamento. È necessario prevedere una formazione e una valutazione costanti di operatori, tecnici e personale addetto in merito all'applicazione delle istruzioni di servizio, all'impiego delle moderne tecniche di controllo, al significato dei segnali di allarme e ai conseguenti interventi da effettuare. Una supervisione ottimizzata permetterà di applicare al meglio queste disposizioni e di mantenere la responsabilità degli operatori. • xiv Raccolta e abbattimento dei gas I sistemi di raccolta dei fumi devono sfruttare i sistemi di tenuta dei forni e dei reattori ed essere progettati in modo da mantenere una pressione ridotta che impedisca perdite ed emissioni diffuse. Si devono usare sistemi che non compromettano la tenuta ermetica di forni e cappe aspiranti, ad esempio aggiunte di materiale tramite elettrodi; aggiunte attraverso ugelli o lance e uso di valvole rotative sui sistemi di alimentazione. La raccolta secondaria dei fumi è costosa e consuma molta energia; tuttavia nel caso di alcuni forni è indispensabile. L'impianto deve essere di tipo intelligente, in grado di intervenire sull'aspirazione dei fumi alla fonte e sulla durata di ogni fumo. Nel complesso, per l'eliminazione di polvere e metalli associati, i filtri in tessuto (o filtri a manica), dopo il recupero del calore o raffreddamento dei gas, forniscono le prestazioni migliori, a condizione che i tessuti siano di moderna concezione e resistenti all'usura, le particelle siano adatte e si effettui un monitoraggio costante per individuare anomalie. I moderni filtri a manica (ad esempio quelli a membrana) sono notevolmente migliori in termini di prestazioni, affidabilità e durata e pertanto consentono un risparmio di costi nel medio termine; possono essere utilizzati in impianti già esistenti ed essere installati in fase di manutenzione. Inoltre comprendono sistemi per rilevare eventuali rotture del sacco e metodi di pulitura in linea. Per polveri viscose o abrasive, possono essere efficaci i precipitatori elettrostatici o i depuratori a umido, a condizione che siano stati opportunamente progettati per l'applicazione. Il trattamento dei gas nella fase di fusione o di incenerimento deve comprendere l'eliminazione del diossido di zolfo, e/o la postcombustione se si ritiene che sia necessario ricorrervi per evitare problemi di qualità dell'aria a livello locale, regionale o a lungo raggio o se è possibile la presenza di diossine. Possono esservi variazioni nelle materie prime che influiscono sulla gamma dei componenti o sullo stato fisico di alcuni di essi, quali la dimensione e le caratteristiche fisiche della polvere prodotta. Questi aspetti devono essere valutati localmente. • Prevenzione ed eliminazione delle diossine Per molti processi pirometallurgici usati nella produzione di metalli non ferrosi bisogna prendere in considerazione la presenza di diossine o la loro formazione nel corso del processo. I capitoli dedicati ai vari metalli riportano alcuni casi particolari per i quali le tecniche indicate di seguito sono considerate le BAT per prevenire la formazione di diossine ed eliminare quelle eventualmente presenti. È anche possibile l'uso combinato di tali tecniche. Risulta che alcuni metalli non ferrosi catalizzano la sintesi ex novo e talvolta è indispensabile un gas pulito prima di un ulteriore abbattimento. • • • • • Controllo della qualità dei rottami a seconda del processo utilizzato. Impiego del corretto materiale di alimentazione per il forno o il processo. La selezione e il vaglio per evitare che materiale contaminato venga aggiunto a materiale organico o precursori possono ridurre le possibilità di formazione di diossina. Impiego di impianti di postcombustione progettati e azionati in modo adeguato e raffreddamento rapido dei gas caldi fino ad una temperatura inferiore a 250 °C. Condizioni di combustione ottimali. Se necessario, ricorrere a iniezioni di ossigeno nella parte superiore del forno per garantire la combustione completa dei gas presenti all'interno. Assorbimento su carbone attivo in un reattore a letto fisso o mobile o mediante iniezione nel flusso di gas ed eliminazione come polvere dai filtri. Eliminazione altamente efficiente della polvere, ad esempio mediante filtri ceramici, filtri a manica ad alto rendimento o depurazione dei gas a monte di un impianto con acido solforico. xv • • Uso di una fase di ossidazione catalitica o di filtri a manica dotati di un rivestimento catalitico. Trattamento delle polveri raccolte in forni ad alta temperatura per eliminare le diossine e recuperare i metalli. Le concentrazioni delle emissioni associate a queste tecniche oscillano tra valori inferiori a 0,1 e 0,5 ng/Nm³ TEQ a seconda dell'alimentazione, dei processi di affinazione o fusione e delle tecniche singole o combinate adottate per eliminare le diossine. • Processi metallurgici La gamma di materie prime disponibili nei vari stabilimenti è ampia e comporta la necessità di considerare una varietà di processi metallurgici nelle sezioni BAT della maggior parte dei gruppi di metalli. In molti casi la scelta del processo è determinata dalle materie prime, per cui la tipologia del forno influisce in misura minore sulle BAT, a condizione che il forno sia stato progettato per le materie prime di fatto utilizzate e si ricorra al recupero di energia laddove sia fattibile. Esistono alcune eccezioni. Ad esempio, la BAT per l'alluminio primario è l'uso di un sistema di alimentazione multipla di allumina in celle di precottura centrali, analogamente all'uso di forni sigillati per consentire la raccolta di gas dall'elevato valore calorifico nella produzione di alcune ferroleghe. Per il rame primario, invece, il forno a riverbero non è considerato la migliore tecnica disponibile. Altri aspetti rilevanti sono il dosaggio delle materie prime, il controllo del processo, la gestione e la raccolta dei fumi. La gerarchia da seguire nella scelta di un processo nuovo o modificato risulta essere la seguente: • • • • • • • • • • xvi Pretrattamento termico o meccanico delle materie secondarie per ridurre al minimo la contaminazione organica della carica. Uso di forni sigillati o di altre unità per evitare le emissioni diffuse, recuperare il calore e raccogliere i gas derivanti dal processo per altri usi (ad esempio CO come combustibile e SO2 come acido solforico) o abbattimento. Uso di forni semisigillati qualora quelli sigillati non siano disponibili. Riduzione al minimo dello spostamento di materiale tra i vari processi. Nel caso in cui non sia possibile evitare gli spostamenti, uso di canali di colata invece di siviere per i materiali fusi. In alcuni casi, limitare la scelta a tecniche che consentono di evitare lo spostamento di materiale fuso può impedire il recupero di alcune materie prime secondarie che in tal modo entrerebbero nel flusso di rifiuti. In tali casi, la raccolta di fumi secondari o terziari è opportuna in quanto consente di recuperare questi materiali. Progettazione di impianti di aspirazione e canalizzazioni per la raccolta di fumi provenienti dal trasporto e dalla spillatura di metallo caldo, matta o scorie. Può essere necessaria la sigillatura del forno o del reattore per evitare il rilascio di fumi nell'atmosfera. Laddove è probabile che l'estrazione primaria e la sigillatura siano inefficaci, è possibile incapsulare completamente il forno e convogliare l'aria di ventilazione mediante aspiratori, verso sistemi di trattamento e scarico adeguati. Massimo impiego possibile dell'energia contenuta nei concentrati di solfuro. • Emissioni nell'aria Le emissioni nell'aria provengono da operazioni di stoccaggio, movimentazione, pretrattamento e dalle varie fasi dei processi pirometallurgici e idrometallurgici. Il trasferimento di materiali è particolarmente importante. I dati forniti hanno confermato che le emissioni diffuse sono rilevanti in molti processi e possono essere molto superiori rispetto a quelle raccolte e abbattute. In tali casi è possibile ridurre l'impatto ambientale seguendo la gerarchia delle tecniche di raccolta dei gas dai luoghi di stoccaggio e movimentazione del materiale, dai reattori o dai forni e dai punti di trasferimento del materiale. Il potenziale di emissioni diffuse deve essere considerato in tutte le fasi della progettazione e dello sviluppo del processo. La gerarchia della raccolta dei gas provenienti da tutte le fasi del processo è la seguente: • • • ottimizzazione del processo e riduzione al minimo delle emissioni; sigillatura di reattori e forni; raccolta finalizzata dei fumi; La raccolta dei fumi effettuata in corrispondenza del tetto consuma molta energia e vi si deve ricorrere come soluzione estrema. Le fonti potenziali di emissioni nell'aria sono riassunte nella tabella seguente, che fornisce anche un prospetto dei metodi di prevenzione e trattamento. Le emissioni nell'aria sono riportate sulla base di quelle raccolte, mentre le emissioni associate sono indicate come media giornaliera sulla base di un monitoraggio costante effettuato durante la lavorazione. Quando non è possibile il monitoraggio costante, il valore sarà la media ottenuta nel periodo di campionamento, in presenza di condizioni standard: 273 K, 101,3 kPa, tenore di ossigeno misurato e gas secco senza diluizione dei gas. La raccolta di zolfo è un requisito importante nei processi di arrostimento e fusione di concentrati o minerali di solfuri. Il diossido di zolfo prodotto nel processo viene raccolto e recuperato sotto forma di zolfo, gesso (in assenza di effetti su altri comparti ambientali) o diossido di zolfo oppure può essere convertito in acido solforico. La scelta del processo dipende dall'esistenza di mercati locali di diossido di zolfo. Le BAT sono la produzione di acido solforico in un impianto a doppio contatto con acido solforico con un minimo di quattro passaggi o in un impianto a contatto singolo con produzione di gesso da gas di coda e impiego di catalizzatore di moderna concezione. La configurazione dell'impianto dipende inoltre dalla concentrazione di diossido di zolfo prodotto in fase di arrostimento o fusione. Stadio del processo Movimentazione e stoccaggio dei materiali. Componenti presenti nei gas di scarico Polvere e metalli. Macinazione, essiccazione. Polvere e metalli. Sinterizzazione/arrostimento Fusione Conversione Affinazione a fuoco COV, diossine. Polvere e composti di metalli. Monossido di carbonio Metodo di trattamento Stoccaggio, movimentazione e trasporto corretti. Se necessario, raccolta di polvere e filtro a manica. Funzionamento del processo. Raccolta dei gas e filtro a manica. Impianto di postcombustione, aggiunta di carbonio adsorbente o attivo. Raccolta dei gas, depurazione dei gas mediante filtro a manica, recupero del calore. Impianto di postcombustione, se necessario xvii Diossido di zolfo Trattamento delle scorie. Polvere e metalli. Lisciviatura e affinazione chimica. Affinazione carbonile. Estrazione dei solventi. Diossido di zolfo. Monossido di carbonio. Cloro. Monossido di carbonio. Idrogeno. Elettrolisi di sali fusi COV (dipendono dal solvente usato e devono essere determinate localmente per valutare i possibili rischi). Polvere e metalli. Diossido di zolfo. Fluoruro, cloro, PFC Cottura a elettrodo, grafitizzazione. Polvere, metalli, SO2, fluoruro, PAH, catrami. Produzione di polvere di metallo. Produzione di polveri. Polvere e metalli. Affinazione termica. Riduzione delle temperature elevate. Estrazione elettrolitica. Fusione e formatura. Polvere, ammoniaca. Idrogeno. Cloro. Nebbia acida. Polvere e metalli. COV, diossine (alimentazione organica) Impianto con acido solforico (per minerali contenenti solfuri) o depuratore. Raccolta dei gas, raffreddamento e filtro a manica. Depuratore. Impianto di postcombustione. Raccolta dei gas e riutilizzo, depuratore chimico a umido. Sigillatura, recupero e riutilizzo. Impianto di postcombustione ed eliminazione della polvere mediante filtro a manica per gas di recupero. Contenimento, raccolta dei gas, recupero dei solventi. Adsorbimento di carbonio, se necessario. Raccolta dei gas e filtro a manica. Depuratore, se necessario. Funzionamento del processo. Raccolta dei gas, depuratore (allumina) e filtro a manica. Raccolta dei gas, condensatore e PES, impianto di postcombustione o depuratore di allumina e filtro a manica. Depuratore, se necessario per SO2. Raccolta dei gas e filtro a manica. Raccolta dei gas e recupero. Depuratore acido. Processo in sigillatura, riutilizzo. Raccolta dei gas e riutilizzo. Depuratore a umido. Deumidificatore. Raccolta dei gas e filtro a manica. Impianto di postcombustione (iniezione di carbonio) Nota. Il contenimento delle polveri mediante filtro a manica può richiedere l'eliminazione delle particelle calde per evitare la formazione di incendi. In un impianto di depurazione dei gas è necessario utilizzare i precipitatori elettrostatici a caldo a monte di un impianto con acido solforico oppure in presenza di gas liquidi. Prospetto delle fonti di emissioni e delle tecniche di trattamento/abbattimento xviii La tabella seguente riporta un prospetto dei livelli di emissione associati ai sistemi di abbattimento considerati BAT per i processi di produzione di metalli non ferrosi. Le conclusioni sulle BAT contenute nei capitoli dedicati ai metalli forniscono ulteriori dettagli. Tecnica abbattimento Filtro a manica di Gamma di valori associati Filtro al carbonio o filtro biologico Impianto di postcombustione (compresa l'estinzione di temperatura per l'eliminazione delle diossine) Ottimizzazione delle condizioni di combustione PE a umido Filtro ceramico Depuratore alcalino a umido o a semisecco Depuratore all'allumina Recupero del cloro Polvere 1 - 5 mg/Nm3 Metalli: a seconda della composizione della polvere Carbonio completamente organico < 20 mg/Nm3 Carbonio completamente organico < 5 - 15 mg/Nm3 Diossina < 0,1 - 0,5 ng/Nm3 per TEQ PAH (OSPAR 11) < 200 µgCNm3 HCN < 2 mg/Nm3 Polvere < 5 mg/Nm3 SO2 < 50 - 200 mg/Nm3 Catrame < 10 mg/Nm3 Cloro < 2 mg/Nm3 Polvere 1 - 5 mg/Nm3 Idrocarburo < 2 mg/Nm3 PAH (OSPAR 11) < 200 µgC/Nm3 Cloro < 5 mg/Nm3. NOx < 100 mg/Nm3 Bruciatore a bassi NOx Bruciatore a ossicombustibile. < 100 mg/Nm3 Raffreddatore, PE, assorbimento a calce/carbonio e filtro a manica Dipende dalle caratteristiche della polvere. Fenolo < 0,1 mg/Nm3 Progettato per il volume dei gas. Per la riduzione di diossine sono disponibili altre tecniche mediante iniezione di carbonio/calce e reattori/filtri catalitici. Carbonio completamente organico < 5 - 50 mg/Nm3 Depuratore ossidante Impianto con acido solforico Commenti < 100 - 300 mg/Nm3 > 99,7% di conversione (doppio contatto) > 99,1% di conversione (contatto singolo) PAH (OSPAR 11) < 200 µgC/Nm3 Idrocarburi (volatili) < 20 mgC/Nm3 Idrocarburi (condensati) < 2 mgC/Nm3 Dipende dalle caratteristiche, ad esempio polvere, umidità o temperatura elevata Il cloro viene riutilizzato. Sono possibili dispersioni diffuse accidentali. Dall'uso di acido nitrico - recupero seguito da eliminazione delle tracce. I valori superiori sono associati all'arricchimento di ossigeno per ridurre il consumo di energia. In tali casi si riducono il volume dei gas e l'emissione di massa. Compreso il depuratore al mercurio mediante processo Boliden/Norzink o depuratore al tiosolfato Hg < 1 ppm nell'acido prodotto xix Nota. Soltanto emissioni raccolte. I valori delle emissioni sono riportate come media giornaliera sulla base di un monitoraggi continuo durante il periodo di funzionamento, in condizioni standard: 273 K, 101,3 kPa, tenore di ossigeno misurato e gas secco senza diluizione dei gas con aria. Quando il monitoraggio continuo non è fattibile, il valore sarà la media ottenuta nel periodo di campionamento. Per il sistema di abbattimento utilizzato, è necessario valutare le caratteristiche di gas e polvere ai fini della progettazione dell'impianto e della determinazione di temperature di lavorazione corrette. Per taluni componenti, la variazione nella concentrazione dei gas grezzi durante i processi in discontinuo può influire sul rendimento del sistema di abbattimento. Emissioni nell'atmosfera associate all'uso delle BAT xx Nel trattamento chimico di soluzioni di metalli o in vari processi metallurgici si usano numerosi reagenti specifici. Di seguito sono riportati alcuni dei composti, delle fonti e dei metodi di trattamento dei gas prodotti dall'uso di tali reagenti: Processo/reagente impiegato Uso di arsenico o ossido di antimonio (affinazione di Zn/Pb) Pece ecc. Componenti presenti nei gas di scarico Arsina/stibina Solventi, COV COV, esalazioni Acido solforico (+ zolfo nel combustibile o nelle materie prime) Acqua regia Cloro, HCl Acido nitrico Diossido di zolfo NOCl, NOx Cl2 NOx Na o KCN HCN Ammoniaca NH3 Cloruro d'ammonio Aerosol Idrazina N2H4 (potenziale cancerogeno) Idrogeno (rischio di esplosione) Boroidruro di sodio Acido formico Clorato di sodio/HCl Catrami e PAH Formaldeide Ossidi di Cl2 (rischio di esplosione) Metodo di trattamento Depuratore al permanganato Impianto di postcombustione, condensatore e PE o assorbitore a secco. Contenimento, condensazione. Carbonio attivo, filtro biologico. Depuratore a umido o a semisecco. Impianto con acido solforico. Depuratore caustico. Depuratore caustico. Ossidazione e assorbimento, riciclo, impianto di depurazione. Ossidazione con perossido di idrogeno o ipoclorito. Recupero, impianto di depurazione. Recupero mediante sublimazione, impianto di depurazione. Depuratore o carbone attivato. Se possibile, da evitare nei processi dei metalli del gruppo del platino (specialmente Os, Ru). Depuratore caustico. Controllo del punto finale del processo. Prospetto dei metodi di trattamento chimico per alcuni componenti allo stato gassoso • Emissioni nell'acqua Le emissioni nell'acqua derivano da numerose fonti a seconda delle quali e dei componenti presenti è possibile applicare una serie di tecniche per ridurle al minimo e trattarle. In generale, le acque di scarico possono contenere composti di metalli solubili e non solubili, oli e materiale organico. La tabella seguente riassume le fonti di acque di scarico, i metalli prodotti e i metodi di riduzione al minimo e di trattamento. xxi Fonte delle acque di scarico Acqua di processo Processo associato Acqua per il raffreddamento indiretto Acqua per il raffreddamento diretto Granulazione delle scorie Produzione di allumina, Piombo - rottura di batterie con acido. Decapaggio. Raffreddamento del forno per la maggior parte dei metalli. Raffreddamento degli elettroliti per Zn Fusione di Al, Cu, Zn. Elettrodi al carbonio. Metodi di riduzione al minimo Metodi di trattamento Reinserimento nel processo per quanto possibile. Neutralizzazione e precipitazione. Elettrolisi. Uso di impianto sigillato o di raffreddamento ad aria. Monitoraggio per individuare perdite. Sedimentazione Circuito di raffreddamento chiuso. Sedimentazione. Cu, Ni, Pb, Zn, metalli preziosi, ferroleghe Sedimentazione. Precipitazione, se necessaria. Sedimentazione. Precipitazione, se necessaria. Neutralizzazione e precipitazione. Elettrolisi Cu, Ni, Zn Idrometallurgia (scarichi) Zn, Cd Impianti sigillati. Estrazione elettrolitica della spillatura di elettroliti. Impianti sigillati. Sistema di abbattimento (scarichi) Depuratori a umido. PE e depuratori a umido per impianti con acido. Riutilizzo dei flussi di acido debole, se possibile. Sedimentazione. Precipitazione, se necessaria. Sedimentazione. Precipitazione, se necessaria. Acqua di superficie Tutti Stoccaggio delle materie prime in condizioni efficienti e prevenzione delle emissioni diffuse Sedimentazione. Precipitazione, se necessaria. Filtrazione. Prospetto delle BAT per i flussi di acque di scarico I sistemi di trattamento delle acque di scarico possono massimizzare l'eliminazione dei metalli mediante sedimentazione e, quando possibile filtrazione. I reagenti usati per la precipitazione possono essere idrossido, solfuro o una combinazione di entrambi, a seconda dei vari metalli presenti. In taluni casi è anche possibile al riutilizzare le acque trattate. Acqua di processo Cu < 0,1 Pb < 0,05 Principali componenti [mg/l] As Ni Cd < 0,01 < 0,1 < 0,05 Zn < 0,15 Nota: I valori delle immissioni nell'acqua si basano su un campione casuale qualificato o su un campione composito di 24 ore. La portata del trattamento delle acque di scarico dipende dalla loro origine e dai metalli presenti in esse. Esempio di emissioni nell'acqua associate all'uso delle BAT • Residui di processo I residui sono prodotti in varie fasi del processo e dipendono in larga misura dai componenti delle materie prime. Minerali e concentrati contengono una quantità di metalli diversi da quello primario. I vari processi devono essere studiati in modo da ricavare uno specifico metallo allo stato puro, e da recuperare altri metalli aventi un valore economico. xxii Questi altri metalli tendono a concentrarsi nei residui della produzione che a loro volta costituiscono la materia prima per i processi di recupero di altri metalli. La tabella successiva offre un prospetto di alcuni residui della produzione e le opzioni di trattamento. xxiii Fonte dei residui della produzione Movimentazione delle materie prime ecc. Forno fusorio Metalli associati Residui Opzioni di trattamento Tutti i metalli Polvere, rifiuti Alimentazione nel processo principale Tutti i metalli Scorie Ferroleghe Scorie ricche Cu Scorie Materiale da costruzione dopo trattamento delle scorie. Industria dei materiali abrasivi. In parte le scorie possono essere utilizzate come materiale refrattario, ad esempio quelle provenienti dalla produzione di cromo. Materie prime per altri processi di ferroleghe Riciclo in fonderia Scorie Schiume Schiume e scorie Riciclo in fonderia Recupero di altri metalli preziosi Riciclo interno Trattamento delle scorie Forno fusorio Cu Pb Metalli preziosi (polveri di metalli) Cu e Ni Scorie pulite Tutti i metalli Schiume Scorie e scorie saline. Elettroaffinazione Cu Estrazione elettrolitica Elettrolisi di sali fusi Zn, Ni, Co, polveri di metalli Al Zn Spillatura di elettroliti Rimanenze di anodi Fango anodico Elettroliti esauriti "Spent pot lining" (rivestimenti logori del contenitore) Eccedenze di bagno Frammenti di anodi Materiale delle celle Residui della produzione (hollines) Residui (hollines) Residui di ferrite Materiale da costruzione. Produzione di matta Reinserimento nel processo dopo trattamento. Recupero del metallo, recupero di sale e altro materiale Recupero di Ni. Ritorno al convertitore. Recupero di metalli preziosi. Cu Residui Smaltimento non pericoloso, riutilizzo di soluzione chiara Smaltimento non pericoloso Ni/Co Residui di Cu/Fe Catalizzatore Fanghi acidi Acido debole Materiale refrattario Recupero, smaltimento Rigenerazione Smaltimento non pericoloso Lisciviatura, smaltimento Uso come agente di scorificazione, smaltimento Forno di conversione Forni di affinazione Na e Li Distillazione Hg Zn, Cd Lisciviatura Impianto con acido solforico Rivestimenti dei forni xxiv Tutti i metalli Riutilizzo nel processo di lisciviatura Carburante o smaltimento Vendita come elettroliti Recupero Ferro di scarto dopo pulitura Riutilizzo come materiale di alimentazione del processo Reinserimento nel processo Macinazione, frantumazione Decapaggio Sistemi di abbattimento a secco Sistemi di abbattimento a umido Acque di scarico Fanghi di trattamento Digestione Carbonio Cu, Ti La maggior parte – uso di filtri a manica o PE La maggior parte – uso di depuratori o PE a umido La maggior parte Allumina Polveri di carbone e grafite Acido esaurito Polvere dei filtri Uso come materie prime in altri processi Recupero Reinserimento nel processo Recupero di altri metalli Fanghi dei filtri Reinserimento nel processo o recupero di altri metalli (ad esempio Hg). Smaltimento Fanghi di idrossidi o solfuri. Melma rossa Smaltimento non pericoloso, riutilizzo Riutilizzo Smaltimento non pericoloso, riutilizzo di soluzione chiara Prospetto dei residui e delle opzioni di trattamento Le polveri dei filtri possono essere riciclate all'interno di uno stesso impianto o utilizzate per il recupero di altri metalli presso altri stabilimenti per la produzione di metalli non ferrosi, da parte di terzi o per altre applicazioni. Residui e scorie possono essere trattati per il recupero di metalli preziosi, mentre gli stessi residui possono essere resi adatti ad altri utilizzi, ad esempio come materiale da costruzione. È anche possibile convertire alcuni componenti in prodotti destinati alla vendita. I residui derivanti dal trattamento delle acque possono contenere metalli preziosi e in taluni casi essere riciclati. Le autorità competenti e gli operatori devono assicurarsi che il recupero dei residui da parte di terzi sia effettuata ne rispetto di rigorose norme ambientali e non si ripercuota negativamente su comparti ambientali. • Composti tossici La specifica tossicità di alcuni composti che possono essere emessi (e il relativo impatto o le conseguenze sull'ambiente) varia da gruppo a gruppo. Alcuni metalli presentano composti tossici che originano emissioni provenienti dai vari processi, tali da richiederne la riduzione. • Recupero di energia Nella maggior parte dei casi è possibile recuperare l'energia prima o dopo l'abbattimento, tuttavia è importante considerare le condizioni locali in cui ciò avviene, ad esempio, dove non vi siano sbocchi per l'energia ricuperata. Le conclusioni sulle BAT per il recupero di energia sono le seguenti: • • • • • • • • Generazione di vapore ed elettricità dal calore prodotto nelle caldaie di recupero. Uso del calore di reazione per la fusione o l'arrostimento dei concentrati oppure dei metalli di scarto della fusione in un convertitore. Uso dei gas caldi per l'essiccazione dei materiali di alimentazione. Preriscaldamento della carica del forno utilizzando il contenuto di energia dei gas di forno o di gas caldi provenienti da altra fonte. Uso di bruciatori a recupero o preriscaldamento dell'aria di combustione. Uso come combustibile del CO prodotto. Riscaldamento dei liquidi di lisciviatura da gas caldi o liquidi di processo. Uso come combustibile della plastica contenuta in talune materia prime, a condizione che la plastica di buona qualità non possa essere recuperata e non vi siano emissioni di COV e diossine. xxv • Uso, ove possibile, di materiali refrattari dalla massa esigua. 6. Grado di consenso e raccomandazioni per i futuri lavori Il TWG e i partecipanti alla 7ª riunione del Forum per lo scambio di informazioni hanno accolto molto positivamente il presente BREF. Le osservazioni critiche riguardano principalmente le lacune di informazione e la presentazione (nella Sintesi si dovrebbero includere maggiori dati sui livelli dei consumi e delle emissioni associate alle BAT). Si raccomanda un aggiornamento del presente documento entro quattro anni. Gli aspetti da approfondire per creare una base solida per lo scambio di informazioni riguardano soprattutto i dati sulle emissioni diffuse, ma anche sulle emissioni specifiche e sui consumi, i residui di produzione, le acque di scarico e gli aspetti legati all'attività di piccole e medie imprese. Il capitolo 13 contiene ulteriori raccomandazioni. xxvi