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:
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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:
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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.
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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.
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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:
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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.
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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.
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