alta formazione e ricerca in tema di utilizzo degli scarti dell

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ALTA FORMAZIONE E RICERCA IN TEMA DI UTILIZZO DEGLI
SCARTI DELL’INDUSTRIA LAPIDEA
PARTNERS DEL PROGETTO
• UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II –
DIPARTIMENTO “SCIENZE DELLA TERRA” - ITALIA
• ISTITUTO INTERNAZIONALE DEL MARMO – IS.I.M. ITALIA
• ASSOCIAZIONE ITALIANA MARMOMACCHINE –
ASSOMARMOMACCHINE - AIMM - ITALIA
• UNIVERSITA’ FEDERALE DI RIO GRANDE DO SUL –
ISTITUTO DI TECNOLOGIA - PORTO ALEGRE BRASILE
• GRUPPO GRANASA – ES - BRASILE
• UNIVERSITA’ STATALE DI FEIRA DE SANTANA –
BAHIA - BRASILE
• SENAI DI ESPIRITO SANTO – ES – BRASILE
• SECONDA UNIVERSITA’ DI NAPOLI – ITALIA
• UNIVERSITA’ DI BENEVENTO - ITALIA
2
E
LIMESTONE QUARRIES
Thick layer on the top of underground quarry – (CROATIA):
stone structural beam
Cost for waste removing…..
3
GRANASA
SCARTO
5.000 m3/mese
PRODUZIONE MONDIALE
DI ROCCE ORNAMENTALI
Africa + O.
3 mill tons
4.3%
Asia
35 mill tons
46%
DATI ANNO 2004
Europa
30 mill tons
39.4%
TOT: 76 MILIONI DI TONNELLATE
Americhe
8 mill tons
10.3%
Calcolo della percentuale degli
scarti dell’industria lapidea
PROBLEM SOLVING: ECO-GEO-MATICA
• In cava: 25-50% (blocchi informi)
• In impianto: 20-30% (fanghi/polvere)
• Rifinitura: 4-6% (rifiuto solido)
water
water
PROCESSING
QUARRYING
50%
INSTALLATION
30-20%
27-17%
100%
REVERSIBILITY
Rifiuto solido:
6
50%
20-30%
3%
Distretto Custonaci – S.Vito lo Capo (TP)
Attività estrattiva 3.000.000 t/a
Prodotto finito 600.000 – 750.000 t/a 20 – 25%
Scarti
2.400.000 – 2.250.000 t/a 80 – 75%
Cava presso Custonaci - S. Vito lo capo (TP)
Taglio primario,ribaltamento,
ritaglio dei blocchi
Cocciame lapideo:
materiale reimpiegabile nel comparto delle costruzioni come inerti,
aggregati nel calcestruzzo o, sulla base della sua composizione
mineralogica, può essere utilizzato come materia prima per altri
processi industriali. Sfridi di rocce calcaree con idoneo contenuto di
calcite possono essere utilizzati per la produzione di leganti; quelli
dell’estrazione dei graniti per la produzione, attraverso processi di
comminuzione e concentrazione, di sabbie quarzoso-feldspatiche da
indirizzare all’industria ceramica.
Questi materiali sulla base di quanto previsto dall’art. 186 del D. Lgs. del
3 aprile 2006 n.152 non costituiscono rifiuti se utilizzati per rinterri,
rilevati stradali, etc..
Fango di segagione:
Deriva dai processi di segagione e levigatura, con l’acqua utilizzata per il
raffreddamento degli utensili ed il limo prodotto dalla roccia, si produce un
fango dal quale con opportuni processi viene estratta la parte solida
(marmettola).
1) Smaltimento in discarica come rifiuto speciale non pericoloso ai sensi
degli articoli 27 e 28 del D. Lgs. 22/97 e s.m.i. e del D. Lgs 36/03.
2) Recupero ai sensi degli art. 31 e 33 del D.Lgs. 22/97 e s.m.i. e del D.M.
05/02/98 o ai sensi degli art. 27 e28 ( procedure semplificata e ordinaria)
Parametri Unità di misura Concentrazioni limite
Nitrati mg/l NO3
Fluoruri mg/l F
Solfati mg/l SO4
Cloruri mg/l Cl
Cianuri µg/l Cn
Bario mg/l Ba
Rame mg/l Cu
Zinco mg/l Zn
Berillio µg/l Be
Cobalto µg/l Co
Nichel µg/l Ni
Vanadio µg/l V
Arsenico µg/l As
Cadmio µg/l Cd
Cromo totale µg/l Cr
Piombo µg/l Pb
Selenio µg/1 Se
Mercurio µg/l Hg
Amianto mg/l
COD mg/l
pH 5.5 < >
50
1,5
250
200
50
1
0.05
3
lo
250
10
250
50
5
50
50
10
1
30
30
12,0
Il conferimento in discarica = costo
dipende
1)costi di acquisto e gestione della filtropressa
2)dal trasporto
Si valuta che per ogni Kg di fango vengano spesi dai 2 ai 5 centesimi di euro
questi numeri possono variare in funzione di vari fattori quali ad esempio
modernità dell’impianto, distanza dal luogo di conferimento, mercato regionale, etc.
Conferimento a discarica:
operazione che risulta onerosa sia dal punto di vista logistico che
economico
alternativa ⇒ reimpiego dei fanghi classificati con codice CER 010413.
Recupero:
destinando il rifiuto, sulla base delle sue caratteristiche mineralogiche e
chimiche ad usi diversi e compatibili.
In questa direzione ci si sta muovendo un po’ in tutto il mondo
industrializzato seguendo approcci diversi.
Decreto Ministeriale del 05/02/1998
Individuazione dei rifiuti non pericolosi sottoposti alle
procedure semplificate di recupero ai sensi degli articoli 31
e 33 del decreto legislativo 5 febbraio 1997, n. 22.
ALLEGATO 1 –
NORME TECNICHE GENERALI PER IL RECUPERO DI
MATERIA DAI RIFIUTI NON PERICOLOSI
12. FANGHI
12.3 Tipologia: fanghi e polveri da segagione e lavorazione pietre, marmi e ardesie [010202]
[010403] [010406].
12.3.1 Provenienza: lavorazione materiali lapidei di natura calcarea.
12.3.2 Caratteristiche del rifiuto: fanghi contenenti oltre l'85% di carbonato di calcio sul
secco.
12.3.3 Attività di recupero: previa eventuale disidratazione, essiccamento, vagliatura,
frantumazione, micronizzazione:
a) produzione conglomerati cementizi [R5];
b) cementifici [R5];
e) industria cartaria [R5];
d) produzione idropitture [R5];
e) realizzazione di rilevati e sottofondi stradali (il recupero è subordinato all'esecuzione del test di
cessione sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente decreto) [R5];
f) attività di recuperi ambientali (il recupero è subordinato all'esecuzione del test di cessione sul
rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente decreto) [R10];
g) neutralizzazione di rifiuti acidi [R5];
h) utilizzo come reagente per la desolforazione fumi di combustione [R7];
i) utilizzo per copertura di discariche per RSU; la percentuale di rifiuto utilizzabile in miscela con la
materia prima non dovrà essere superiore al 30% in peso (il recupero è subordinato
all'esecuzione del test di cessione sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente
decreto) [R5].
12.3.4 Caratteristiche delle materie prime e/o dei prodotti ottenuti:
a) conglomerati cementizi nelle forme usualmente commercializzate;
b) cemento nelle forme usualmente commercializzate;
c) prodotti cartari nelle forme usualmente commercializzate;
d) idropitture.
12. FANGHI
12.4 Tipologia: fanghi e polveri da segagione, molatura e lavorazione granito [010202]
[010403] [010406].
12.4.1 Provenienza: lavoratone materiali lapidei di natura silicea.
12.4.2 Caratteristiche del rifiuto: fanghi filtropressati palabili contenenti oltre il 50% di
silicati.
12.4.3 Attivitá di recupero: previa eventuale disidratazione, essiccazione, vagliatura,
micronizzazione, compattazione, deferrizzazione:
a) cementifici [R5];
b) produzione di conglomerati cementizi [R5];
c) industria dei laterizi in aggiunta all'impasto con impiego limitato al 5% sul secco [R5];
d) industria della ceramica [R5];
e) realizzazione di rilevati e sottofondi stradali (il recupero è subordinato all'esecuzione del test
di cessione sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente decreto) [R5];
f) utilizzo per recuperi ambientali (il recupero è subordinato all'esecuzione del test di cessione
sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al presente decreto) [R10];
g) utilizzo per copertura di discariche per RSU; la percentuale di rifiuto utilizzabile in miscela
con la materia prima non dovrà essere superiore al 30% in peso (il recupero è subordinato
all'esecuzione del test di cessione sul rifiuto tal quale secondo il metodo in allegato 3 al
presente decreto) [R5];
12.4.4 Caratteristiche delle materie prime e/o dei prodotti ottenuti:
a) cemento nelle forme usualmente commercializzate;
b) conglomerati cementizi nelle forme usualmente commercializzati;
c) laterizi nelle forme usualmente commercializzate;
d) prodotti ceramici nelle forme usualmente commercializzate.
Recupero degli scarti dell’industria lapidea
Cocciame
Fanghi
Recupero ferrosi e
diamante
ISIM
MARMOMACCHINE
Universidade
Federal do Rio
Grande do Sul
Aggregati Leggeri
Università Federico
II Dipartimento di
Scienze della Terra
Pedotecnica
Università Federico
II Dipartimento di
Scienze della Terra;
II
Università
di
Napoli Dipartimento
di
Scienze
Ambientali
3 STONE WASTE RECYCLING
STOCCAGGIO DI BLOCCHI A BASE DI AGGLOMERATO ARTIFICIALE
LAPIDEO
18
CICLO PRODUTTIVO PER BLOCCHI
INFORMI e PICCOLI
Carroponte 15 t
1
semi-squadratura
dei blocchi informi
con telaio a filo
diamantato
Fine ciclo
carico blocchi informi
sui
carrelli
speciali
porta-informi mediante
carroponte
2
ribaltatore dei blocchi semi-squadrati e
carico sui carelli porta blocchi semiregolari
5
4a
Trasbordatore
3
Trasbordatore
produzione filagne (di altezza inferiore a cm
40 e lunghezza in base alla lunghezza dei
blocchi) mediante taglia-blocchi multi disco
4b
5
scarico delle filagne grezze dai carrelli;
Trasbordatore
Fine ciclo
ACQUE
REFLUE
Water recycling plant
Waste water decantation unit
Filtro-pressa
?
20
- civili-edili-industiali
ALE
Calcestruzzi alleggeriti
-usi in pedotecnica
Produzione degli aggregati
leggeri

Gli
aggregati
vengono
ottenuti
in
laboratorio cuocendo ad alte temperature
granulati di dimensione 3-15 mm.
I granulati di tutti i materiali vengono così
prodotti:
Preparazione di pellets alla pressione di
circa 400 kg/cm2
I pellets ottenuti sono granulati e
setacciati per ottenere la frazione 3-15
mm
Il granulato così ottenuto viene cotto in
forno rotativo alla temperatura di circa
1300° C
1. Aggregati leggeri espansi ottenuti da
materiali Italiani (Cab70-Fango)
2 mm
2 mm
2. Aggregati leggeri da materiali Brasiliani

È stato testato l’utilizzo di 6 campioni di scarti di lavorazione
(BRZ1-6), uno dei quali (BRZ1) derivante da un processo di
levigazione e i restanti 5 (BRZ2-6) da processi di segagione.
Il prodotto di levigazione (BRZ1) è andato così a ricoprire la
figura di agente espandente per lo stesso motivo che ha
giustificato l’utilizzo del fango di grès con i materiali italiani, il
fatto cioè di contenere piccole quantità di abrasivo.
Densità (g/cm3)
BRZ1
BRZ2
BRZ3
BRZ4
BRZ5
BRZ6
0.70
1.21
1.32
1.40
1.52
1.51
2. Aggregati leggeri da materiali Brasiliani
d=0.70
Aggregato prodotto dal solo
campione BRZ1 (levigazione)
d=0.69
Miscela 30/70 campioni BRZ1BRZ1-4
d=0.78
d=0.76
d=0.72
Miscela 50/50
50/50 campioni BRZ1BRZ1-4
d=0.96
3. Aggregati leggeri da altri materiali Italiani

Per attuare una prima discriminazione dei materiali in uso sono
state operate delle cotture “pilota” a 1300° sui materiali “tal quale”
(100%) al fine di valutarne il comportamento in cottura e la
propensione all’espansione.
Solo i campioni FED3-4 hanno dato alla cottura una densità
inferiore all’unità.
Densità (g/cm3)
3
Densità (g/cm )
FED3
FED4
0.74
0.81
FED5
FED6
FED7
1.82
2.25
2.70
FED8
FED9
1.11
1.22
AM1
AM2
AM3
1.46
1.59
1.65
MM1
MM2
3.31
1.37
Caratterizzazione tecnica dei singoli grani di aggregati leggeri
espansi a confronto con prodotti “commerciali”
media carico
singolo granulo (kN)
media densità (g/cm3)
FED8-FG
FED3
BRZ1
0.04
0.104
0.952
0.920
0.290
0.420
0.690
0.6-0.8
1.00
0.95
0.91
1.41
0.81
0.58
(70/30)
CAB70
CAB70-FG
ARG-EXP
(70/30)
FG
4. Utilizzo degli aggregati leggeri nei calcestruzzi

Sono state realizzate una serie di prove di utilizzo nei
calcestruzzi degli aggregati leggeri espansi prodotti con la miscela
Cab70-FG (70/30).
I provini di calcestruzzo sono stati realizzati, seguendo la norma
UNI 7549-12, miscelando cioè:
Componenti
Cemento, kg/m3
Sabbia, kg/m3
Acqua, l/m3
Additivo fluidificante,
Sky 528 Mac, l/m3
Aggregato leggero, kg/m3
Aria inglobata, l/m3
Massa volumica teorica
A/C
350
833
160
4.55
313
30
1660
0.46
4. Utilizzo degli aggregati leggeri nei calcestruzzi
Proprietà dei calcestruzzi
contenenti aggregati leggeri
espansi
In media i provini di calcestruzzo hanno fatto
rilevare una resistenza a compressione di
32.74 MPa ed una densità a secco (dopo 28 gg)
di circa 1773 kg/m3.
Grazie a questi dati i calcestruzzi in questione
possono
essere
considerati
calcestruzzi
leggeri strutturali ovvero calcestruzzi con
densità compresa tra 1400-2000 kg/m3 e
resistenza superiore a 20 MPa (Suppl. Ord.
G.U.R.I., 1996 a-b)
Aggregato leggero presente nel calcestruzzo,
dopo la prova di compressione
RISULTATI RAGGIUNTI

(1) Separazione della limaia di ferro dai fanghi di segagione
del granito brasiliano.

(2) Separazione di una concentrato contenente polveri del
diamante sintetico dalle polveri residue di segagione di
graniti e marmi brasiliani.

(3) Separazione di una concentrato contenente polveri di
feldspati, quarzo e altri minerali con densita´inferiore a 2.8
t/m3dalle polveri residue di segagione di graniti e marmi
brasiliani
Serbatoio - espurgo
Ciclone - 0,3 mm
(+) 0,3mm
(-) 0,3 mm
Ciclone - 2 stage
Granilha
Ritorna al telaio
- Centrifuga
- Falcon
Minerali
Minerali
Granilha
non attiva
Serbatoio
applicazione
Analisi economica dei vantaggi
• Quantità
ricavata ogni giorno:
5.000 litri al giorno di spurgo / 1 telaio
pari a 220 kg di granaglia di ferro recuperabile
• Valore di mercato della limaia in Brasile
R$ 2,2 / Kg graniglia = US$ 1
• Densità del fango misurata – Granasa
1,84 g/cm3 = 1840 g/litro
de granilha attiva ⇒ 220.000 gr/giorno ⇒
US$ 220/giorno x 0,85 = US$ 187/giorno
• 4%
•Guida per la analisi
Mine and Mill Equipment Costs, an Estimators’s Guide.
Western Mine Engineering, inc
Indirizzi applicativi
1) Concimi potassici
materiali di segagione e lavorazione di rocce
2) Substrati per le pedotecniche di ricomposizione
ambientale
in associazione con materiali organici idonei
3) Correttivi di suoli a reazione acida
polveri e fanghi di lavorazione di marmi
1. Concimi potassici
Schema sperimentale
Modelli in scala in ambiente confinato
Suolo campionato nel Basso Volturno (CE)
Typic xeropsamment (suolo a tessitura sabbiosa)
caratterizzato da modesto contenuto
di elementi nutritivi
1. Concimi potassici
Stato delle conoscenze
Studi condotti sul materiale di segagione
del Tufo Giallo Napoletano
hanno accertato la presenza
di consistenti dotazioni
del pool labile di potassio (1.5 g 100g-1)
e abbondanti pool di riserva (2.5 g 100g-1)
Granito silano
Prove di crescita di
Dactilys su suolo
addizionato con
materiali di segagione
e lavorazione di rocce
Produzione complessiva di fitomassa (mg s.s.)
1000
mg s.s.
750
500
250
0
Granito
silano
Pietra
verde
Pietra di
Serizzo
Trattamenti
Tufo Giallo
Napoletano
Controllo
1. Conclusioni
Tutti i materiali lapidei utilizzati appaiono
idonei come succedanei di fertilizzanti
potassici.
In particolare la Pietra di Serizzo offre
risultati analoghi al Tufo Giallo
Napoletano, presumibilmente in relazione
alla consistenza del pool labile di K (0.5 g
100g-1)
2. Substrati per
le pedotecniche di ricomposizione ambientale
in associazione con materiali organici idonei
Piano sperimentale
costruzione di proto-orizzonti artificiali
come substrato per la vegetazione
Produzione complessiva di fitomassa
mg s.s./vaso
250
+HS
+RB
ammendante compostato misto a base
prevalente di residui ligno-cellulosici e
deiezioni zootecniche o da un residuo delle
attività di lavorazione della barbabietola da
zucchero (borlande).
200
150
100
50
0
trattamenti
Granito
silano
Pietra
Verde
Pietra di
Serizzo
Tufo Giallo
Napoletano
2. Conclusioni
In ogni caso la miscelazione materiali
lapidei/miscele organiche permette
l’insediamento di un feltro erboso.
I migliori risultati, in termini di
rigoglio vegetativo sono attribuiti al
Tufo Giallo Napoletano ed a Pietra
di Serizzo
3. Correttivi di suoli a reazione acida
polveri e fanghi di lavorazione di marmi
Piano sperimentale
su suoli a reazione acida (pH<5.5)
provenienti dall’Italia meridionale
Addizione con polveri e fanghi di
lavorazione di marmo Botticino
a confronto con correttivi commerciali
(calce agricola)
Correttivi di suoli a reazione acida (polveri e fanghi di
lavorazione di marmi e calcari)
Variazione del grado di reazione (% sul valore atteso)
100
+
+
+
+
95
CaCO3
Marmolux 50%
Marmolux 100%
Marmolux 150%
90
85
80
suolo con pH 5,3
suolo con pH 6,0
suolo con pH 5.1
Valore atteso= pH 6.4
3. Conclusioni
L’applicazione degli scarti di lavorazione di
Marmo Botticino permette di ottenere
valori di correzione paragonabili a quelli
derivanti dall’applicazione di materiali
calcarei comunemente adoperati in
agricoltura
La capacità di operare correzione del grado
di reazione è tuttavia influenzata
dall’attività del complesso di scambio
Ing. Marone, Arch. Ferrari, Prof. Sampaio, Prof. Langella, Prof. Calcaterra, Prof. Pinto, Ing. Padovani
FEIRA de SANTANA
4 LUGLIO 2005
UNIVERSITA’ STATALE
DI FEIRA de SANTANA
BAHIA
46
RIUNIONE DELLA DELEGAZIONE ITALIANA PRESSO LA SEDE
DELLA COMPAGNIA BAIANA DI RICERCA MINERARIA
SALVADOR - 5 LUGLIO 2005 - CBPM –
COMPANIA BAIANA DE PESQUISA MINERAL BAHIA
47
PARTECIPAZIONE DELLA DELEGAZIONE ITALIANA AL SEMINARIO
SULLE ROCCE ORNAMENTALI DEL BRASILE
SALVADOR – 5/6 LUGLIO 2005 - CONVEGNO
48
DELEGAZIONE ITALIANA PRESSO IL CENTRO
TECNOLOGICO DI PORTO ALEGRE - UFRGS
PORTO ALEGRE –7/8/9 LUGLIO 2005 - CENTRO TECNOLOGICO UFRGS
49
CONVEGNO A CACHUEIRO – ES – NOVEMBRE 2006
IL PROGETTO
ICE-CRUI
50
CONVEGNO FINALE
NAPOLI, 18 DICEMBRE 2006
CONVEGNO FINALE
NAPOLI, 18 DICEMBRE 2006