Come trasformare i rifiuti refrattari in materie prime
I mattoni refrattari – mattoni particolari per rivestire fornaci, forni, inceneritori e reattori per i processi ad elevate temperature – hanno costi di produzione elevati e sono difficili da riciclare. Il progetto di ricerca REFRASORT, finanziato dall’UE, ha passato gli ultimi tre anni a cercare un modo per migliorare lo smistamento dei refrattari usati, proponendosi di trasformare i rifiuti industriali in materie prime da riutilizzare. Il team REFRASORT ha progettato un sistema automatizzato che usa la spettroscopia da scarica indotta da laser (LIBS) per classificare i mattoni refrattari usati e un sistema di spintori per manipolarli. Occorre ovviamente un migliore riciclaggio. “Soltanto il 5-7 % della domanda di materie prime è soddisfatto usando materiali riciclati e questo solo per alcune applicazioni, pertanto moltissimi materiali vanno persi,” dice Liesbeth Horckmans, coordinatrice del progetto REFRASORT e ricercatrice sui materiali sostenibili presso l’azienda belga di ricerca cleantech VITO. Attualmente la maggior parte dei refrattari usati viene impiegata in applicazioni di basso valore, come ad esempio per la costruzione del manto stradale, o finisce in discarica. Al tempo stesso, i produttori di mattoni europei dipendono fortemente dall’importazione delle materie prime necessarie – ad esempio, il 90 % del bauxite viene importato dalla Cina – e i prezzi sono volatili. La contaminazione rende difficile lo smistamento Sorting used refractories, currently done by hand, is complex. Le temperature estreme e l’interazione con l’acciaio caldo e le scorie durante l’utilizzo, e con la polvere aggiunta durante la demolizione, causa la formazione di strati di contaminazione sui mattoni e rende difficile l’identificazione dei loro componenti. A causa di tale contaminazione è impossibile usare sensori per esaminare le proprietà superficiali. Il team di REFRASORT ha affrontato questo problema usando la LIBS, che punta due impulsi laser su ciascun frammento di scorie mentre si muovono sul nastro trasportatore. Il primo impulso penetra nello strato di contaminazione a una profondità di 100 µm, permettendo al secondo impulso di produrre materiale d’analisi senza interferenze. “Uno dei problemi era che il materiale dev’essere tracciato attentamente, per garantire che il secondo impulso colpisca esattamente lo stesso punto colpito dal primo,” dice la dott.ssa Horckmans. Manipolazione veloce La progettazione di un sistema di manipolazione meccanica abbastanza veloce da seguire il sensore era un secondo problema. “Gli attuali sistemi di manipolazione di solito usano flap meccanici o sistemi basati sull’aria, ma in questo caso i mattoni spesso pesano alcuni chili ciascuno,” dice la dott.ssa Horckmans. Inoltre, ogni frammento dev’essere presentato a una determinata distanza dal prossimo. Il team ha proposto un sistema consistente di quattro sottoprocessi – allineamento, isolamento, spaziatura e separazione – basato su una serie di dispositivi spintori pneumatici. Smista otto frammenti alla volta e può identificare un mattone al secondo, fornendo un risultato totale di dieci tonnellate l’ora. Durante il 2016, il team ha eseguito una dimostrazione presso l’impresa belga di riciclaggio ORBIX, per smistare 30 tonnellate di materiale che è poi stato utilizzato in un impianto. “Abbiamo dimostrato il concetto dell’impiego della LIBS per l’identificazione, mostrando che è utilizzabile a livello industriale e che i risultati sono sufficienti per il riutilizzo,” dice la dott.ssa Horckmans. I membri del progetto stanno ora cercando finanziamenti per ulteriori sviluppi tecnici e per l’ampiamento. Hanno riscontrato un forte interesse da parte dell’industria e mirano all’applicazione industriale completa entro due o tre anni.
Parole chiave
REFRASORT, smistamento, riciclaggio, refrattari, mattoni refrattari, automazione, spettroscopia laser, manipolazione meccanica