1 Introduzione
Uno dei problemi di maggior rilevanza nel settore delle rocce ornamentali, sia relativamente alle attività di estrazione sia a quelle connesse agli impianti di trattamento, è legato alla mole di scarti/sfridi generati, i quali vengono attualmente smaltiti nelle discariche. Tale soluzione, che è stata l’unica finora presa in considerazione, non risulta più essere compatibile col concetto di svilupposostenibile (Siotto et al., 2008). Una soluzione alternativa, fortementeconsigliata dall’Unione Europea (direttiva 2006/21/CE del ParlamentoEuropeo e del Consiglio del 15 marzo 2006 relativa alla gestione dei rifiuti delle industrie estrattive e che modifica la direttiva 2004/35/CE) e dal D.Lgs. n.152 del 03/04/2006 - “Norme in materia Ambientale” e ss. mm. e ii., è quella di concentrarsi su processi di produzione a zero scarti, attuabili attraverso l’integrale riutilizzo delle materie prime secondarie tramite procedure di recupero e riciclaggio. In tale maniera sarebbe possibile evitare o quanto meno ridurre al minimo la produzione di rifiuti da smaltire. La gestione dei rifiuti è disciplinata dal Decreto legislativo n. 152 del 3 aprile 2006, e successive modifiche (Decreto Legislativo 16 gennaio 2008, n. 4; Legge 27 febbraio 2009, n. 13). L’attuale normativa ha abrogato una serie di provvedimenti precedenti tra cui il Decreto legislativo n. 22 del 5 febbraio 1997, cosiddetto Decreto “Ronchi”, che fino alla data di entrata in vigore del D.lgs. 152/06 ha rappresentato la legge quadro di riferimento in materia di rifiuti. Il D.Lgs 152/06 dedica la parte IV alle “Norme in materia di gestione dei rifiuti e di bonifica dei siti inquinati” (articoli 177 - 266), ed in continuità con il Decreto Ronchi viene data la priorità alla prevenzione (art. 180 D.Lgs 152/06) e alla riduzione della produzione e alla pericolosità dei rifiuti, a cui seguono solo successivamente il recupero di materia e di energia (art. 181 D.Lgs 152/06) e quindi, come fase residuale dell’intera gestione, lo smaltimento (art. 182 D.Lgs 152/06), messa in discarica ed incenerimento. Tutti i rifiuti sono identificati da un codice a sei cifre. L’elenco dei codici identificativi (denominati codici CER; allegato D alla parte quarta del D.lgs. 152/06) è articolato in 20 classi: ogni classe raggruppa rifiuti che derivano da uno stesso ciclo produttivo (fonte che genera il rifiuto), prime due cifre del codice. Il rifiuto oggetto della ricerca è classificato con codice CER 01 04 13 (Rifiuti prodotti dalla lavorazione della pietra). Nel caso specifico, esso appartiene alla tipologia “fanghi e polveri di segagione da lavorazione materiali lapidei di natura calcarea” secondo quanto indicato al punto 12.3.1 dell’allegato 1, suballegato 1, del D.M. del 5 febbraio 1998, aggiornato dal D.M. 5 aprile 2006 n. 186 relativo al recupero di rifiuti non pericolosi sottoposti a procedure semplificate. Vista la provenienza del rifiuto, la ricerca ha inteso valutare l’idoneità all’ottenimento di prodotti con caratteristiche merceologiche conformi alla normativa tecnica di settore nelle forme usualmente commercializzate (art. 3, comma 1, del D.M. del 5 febbraio 1998 aggiornato dal D.M. 5 aprile 2006 n. 186). Infatti, utilizzare gli sfridi di lavorazione, provenienti da operazioni di recupero e riciclo, significa considerarli non più come rifiuti ma come materie prime e seconde da impiegare in ulteriori processi produttivi, perseguendo così il duplice obiettivo di minimare la generazione di scarti da smaltire e di non costituire un onere per l’azienda bensì un valore aggiunto (Siotto et al., 2008). Nonostante la rilevanza dell’argomento, gli studi riguardanti l’utilizzo dei finissimi di marmo sono ancora in numero esiguo (Bertolini et al., 1990). In letteratura si possono trovare alcuni approfondimenti relativi alle possibilità di utilizzo dei fanghi derivanti dagli impianti di trattamento del granito (Dino et al., 2002; Dino et al., 2005) i quali, comunque risultano avere delle applicazioni in campo industriale più difficoltose a causa della loro composizione mineralogica e della ulteriore presenza di graniglia metallica (dai telai). Nel presente lavoro sono stati presi in considerazioni le parti finissime dei reflui provenienti dagli stabilimenti di lavorazione delle rocce calcaree situati nel polo estrattivo di Orosei (NE Sardegna). Più esattamente, i finissimi sono costituiti da un prodotto micronizzato proveniente dagli impianti di trattamento delle acque. Essi sono stati campionati, sotto forma di fanghi disidratati, a valle della filtropressa.
2 Fase sperimentale
Come è intuibile dalle normative, il primo passo fondamentale per valutare la possibilità del riuso di tali sfridi di produzione è quello di condurre analisi chimiche e mineralogiche con lo scopo di identificare sia le differenti fasi mineralogiche, sia gli eventuali elementi inquinanti presenti. In questa prima fase, sono stati esaminati i reflui di due stabilimenti, entrambi appartenenti all’azienda S.I.M.G. s.r.l., proprietaria inoltre, di due cave all’interno del bacino estrattivo. Tali impianti sono stati scelti in virtù delle differenti tecnologie di lavorazione ivi impiegate: il primo (SIMG1) è dotato di tagliablocchi per la produzione di filagne, mentre il secondo (SIMG2) fa uso di macchinari per la resinatura e la lucidatura delle lastre. Questa differenza fa desumere che i finissimi di calcare contenuti nelle torbide reflue dei due impianti abbiano caratteristiche diverse tra loro. A tal fine sono stati prelevati campioni rappresentativi di torbide, da destinare alle successive analisi di laboratorio e di dettaglio, prelevate alle uscite di entrambi gli impianti SIMG1 e SIMG2. I diversi campioni prelevati dai differenti punti delle linee di impianto sono stati, successivamente, quartati, pesati ed essiccati in modo tale da ottenere campioni rappresentativi da sottoporre alle successive analisi mineralogiche e chimiche. Le stesse analisi condotte sui campioni di cui sopra sono state effettuate anche su campioni di abrasivi (dall’impianto di lucidatura), di resine e di flocculanti per verificare l’eventuale presenza di metalli pesanti e/o inquinanti presenti nei fanghi.
3 Risultati
Le analisi mediante X-Ray diffraction (XRD) sono state effettuate sui campioni di fanghi disidratati provenienti dai due impianti al fine di determinarne la loro composizione mineralogica. In entrambi gli spettri dei campioni, riportati nelle figure 4 e 5, sono perfettamente identificabili gli esiti di diffrazione riferibili alla sola calcite come unica fase mineralogica individuata. L’identificazione delle fasi è stata eseguita per confronto con l’indice JCPDS (JCPDS, 1985).
I risultati delle analisi chimiche (effettuate tramite ICP-MS e ICP-OES) dei due campioni di fanghi sono riassunti in Tabella 1. Risultati delle analisi chimiche della massa volumica e della perdita al fuoco dei due campioni di fango
Elements SIMG1 sludge SIMG2 sludge
U.M.
Al 0.298 0.587 mg/L
Ca 154.600 152.550 mg/L
Fe 0.137 0.292 mg/L
Mg 1.450 1.643 mg/L
Si 0.813 1.300 mg/L
Be 0.430 0.086 ppb
Ti 143.245178.542 ppb
V 6.638 6.855 ppb
Cr 16.595 16.294 ppb
Mn 36.552 56.186 ppb
Co 2.861 3.117 ppb
Ni 38.207 38.541 ppb
Cu 56.363 39.416 ppb
Ge 0.131 0.117 ppb
Rb 1.896 2.132 ppb
Zr 0.065 1.100 ppb
Nb 0.409 0.3662 ppb
Mo 1.247 0.944 ppb
Sn 1.448 1.191 ppb
Sb 610.11 61.247 ppb
Te 0.652 0.215 ppb
Cs 9.791 0.538 ppb
Rh ND ND ppb
Hf 0.062 0.058 ppb
Ta 0.051 0.043 ppb
W 1.483 1.054 ppb
Tl 0.604 0.300 ppb
Pb 90.294 93.000 ppb
Th 0.086 0.180 ppb
U 0.326 0.435 ppb
Re ND ND ppb
Bulk density 2.72 2.69 g/cm3
LOI 42.62 42.78 %
Va sottolineato che la presenza di Cu in quantità maggiori nel fango della SIMG1, rispetto a quello SIMG2, è senza dubbio attribuibile all’apporto di tale metallo proveniente dal consumo degli utensili diamantati impiegati durante la fase di taglio dei blocchi.
La massa volumica di campioni rappresentativi di fanghi del materiale proveniente dalla sezione della filtropressa dei due impianti è stata determinata mediante un picnometro AccuPyc 1330 gas della Micromeritics Instruments. Sono state effettuate le analisi granulometriche dei fanghi disidratati provenienti dalla sezione della filtropressa dei due impianti (mediante Sedigraph 5100).
4 Comparazione con le specifiche in campo industriale
Ogni applicazione in campo industriale richiede differenti specifiche qualitative (Industrial Minerals HandyBook, 2002) e per molti di tali usi sono di fondamentale importanza il prezzo, la disponibilità, le dimensioni granulometriche, la purezza ed il colore.
4.1 Carta
Attualmente sono tre le tipologie di minerali utilizzate come filler per la carta e per la patinatura: caolino, talco e carbonato di calcio. Le proprietà che conferiscono al materiale finale sono molteplici (Naydowski, 1999), CaCO3 nell’industria cartaria è utilizzato essenziale per ottenere un’elevata qualità di stampa, risparmio di inchiostro, e vendita dei prodotti finali a prezzi competitivi. In particolar modo la differenza in lucentezza di queste materie prime hanno portato a una crescita esponenziale nell’uso del CaCO3 nell’industria cartaria di tutto il mondo.
4.2 Gomma
Nella produzione della gomma, il carbonato di calcio micronizzato conferisce resistenza senza eccessiva rigidità al prodotto. Inoltre il CaCO3 agisce come un pigmento e facilita il processo di stampaggio (Industrial Minerals HandyBook, 2002). Nella Tabella 3 sono elencate alcune delle specifiche richieste al carbonato di calcio in tale settore comparate con i campioni di fango.
Tabella 5. Valore di mercato del CaCO3 in funzione delle dimensioni granulometriche
Ultrafine < 1 5 185 -:- 225 X
2 10 135 -:-185 X
Fine 3 ( 10 15 ( 35 75 -:- 105 X
Medium 12 :- 22 50 -:-100 35 -:- 50 X
Coarse 27 200 30 -:- 35 X
Tabella 6.
Quantità annuale di finissimi per la vendita e ricavi ottenibili
Particle size % Quantity available [t] Market value [eu/t] Partial [M.eu] Reveneue [M.eu]
< 10 um 65 65 000 150 9.75 12.55
> 10 um 35 35 000 80 2.80 12.55
Egrave; da notare che il valore di mercato del CaCO3 cresce al diminuire delle dimensioni granulometriche delle particelle.
Attualmente la valuta media del carbonato di calcio si aggira intorno agli 80 eu/t per l’intervallo granulometrico 10 - 100 ?m e 150 eu/t per dimensioni delle particelle sotto i 10 um.
Nel distretto marmifero di Orosei, annualmente vengono cavati circa 300.000 m3 di blocchi squadrati, 150.000 dei quali passano agli impianti di produzione delle lastre per essere successivamente vendute; circa il 40% del marmo è pertanto ridotto a polvere fine (a causa di segagione, tagli, lavorazioni superficiali, ecc.), recuperata successivamente all’uscita delle filtropresse. Ne consegue che la produzione annuale di polvere di carbonato di calcio è pari a circa 60.000 m3 (equivalente a 100.000 tonnellate). Questa mole di sfridi, correntemente considerata dalle aziende come rifiuto, costituisce un onere aggiuntivo per le società le quali, per le normative vigenti, devono trasportarla in discariche idonee. Attualmente le aziende del polo di Orosei conferiscono scarti e sfridi all’interno di una discarica comunale, sottraendo perciò spazi importanti alla comunità. In aggiunta a questo è da notare che è preclusa alla coltivazione quella parte di giacimento che si trova al di sotto della stessa discarica. Dalle analisi effettuate è emerso che circa il 65% dei fanghi recuperati alle uscite delle sezioni delle filtropresse hanno dimensioni sotto i 10 um mentre il 35% rimanente ricade all’interno dell’intervallo 10 - 100 microns. Basandosi su queste informazioni può essere calcolata la quantità di polvere ultrafine per la vendita, relativa ad ogni intervallo granulometrico e i guadagni ricavabili dalle vendite
Tabella 2. Specifiche richieste al CaCO3, nell’industria cartaria, confrontate con i campioni di fango
Parameter Value SIMG1 sludge SIMG2 sludge
CaCO3 [%] 95 ÷ 98 96.5 95.2
Average particles size [(m] < 3 3.9 5.2
Tabella 3. Caratteristiche chimiche e fisiche richieste al CaCO3, nell’industria della gomma, confrontate con i campioni di fango
Parameter Value SIMG1 sludge SIMG2 sludge
Chemicals
CaCO3 [%] 98.5 96.5 95.2
SiO2 [%] 0.1- 0.4 0.43 0.70
Fe2O3 [%] 0.08 0.05 0.10
Physical Specific
Weight [g/cm3] 2.70 2.72 2.69
Particles size <10,5 (m [%] 82 - 90 77 65
Tabella 4. Caratteristiche chimiche e fisiche richieste al CaCO3, nell’industria dello pneumatico, confrontate con i campioni di fango
Parameter Value SIMG1 sludge SIMG2 sludge
AppearanceWhite to light grey powder White White
Fineness-150 um 100 % 99 % 100 %
Fineness-45 um > 95 % 63 % 55 %
CaCO3 > 92 % 96.5 % 95.2 %
Cu < 0.005 % 0.0056 % 0.0039 %
Mn < 0.05 % 0.0036 % 0.0056 %
4.3 Produzione di pneumatici
Per ragioni analoghe a quelle viste nel caso dell’industria della gomma, il carbonato di calcio viene anche utilizzato nella produzione di mescole per la fabbricazione degli pneumatici.
5 Valutazioni economiche
Il commercio del carbonato di calcio micronizzato ha avuto sviluppo negli ultimi anni grazie alla cresciuta domanda di tale prodotto in svariati campi industriali (edilizio, farmaceutico e chimico).
(tabella 6).
I ricavi ottenibili dalla commercializzazione di tali prodotti potrebbero essere stimati in oltre i 12, M/eu, che equivale al fatturato di due società di media grandezza operanti nel settore delle rocce ornamentali. Questo fattore può influire significativamente sulla chiusura della catena di produzione dei marmi di Orosei, unitamente alla reale possibilità di incrementare l’offerta di lavoro.
6 Conclusioni La ricerca e i test condotti, hanno dimostrato la fattibilità tecnica ed economica dello sfruttamento della porzione fine dei fanghi carbonatici prodotti negli impianti di trattamento delle rocce ornamentali. Inoltre la valorizzazione del CaCO3 deve essere collegata alla necessità di ridurre le quantità di materiale da conferire a discarica. Questo fatto presenta un doppio aspetto, economico e ambientale, in quanto le imprese avrebbero minori spese legate allo smaltimento in discarica e maggiori ricavi grazie alla vendita del carbonato di calcio micronizzato. Nondimeno vi è da considerare anche la disponibilità di aree pubbliche altrimenti impegnate come discariche. Sono ben conosciuti gli usi del carbonato di calcio in vari settori (Willis, 2002) come la deacidificazione dei terreni agricoli, la produzione di cementi, carica per la produzione di vari tipi di carta, di vernici, di pitture e del polipropilene, nella produzione della soda, quale fondente per altoforno, quale neutralizzante per i reflui industriali acidi e per l’assorbimento di metalli pesanti, per la desolforazione dei fumi nelle centrali termoelettriche (Fraes, 1994), nella produzione di calce, e di conglomerati con resina per pavimenti e rivestimenti nel settore dell’edilizia ed inoltre in molteplici usi chimici, compresa la cosmesi e la farmaceutica. Ogni determinato campo di applicazione richiede differenti e proprie specifiche per il carbonato di calcio. I risultati delle analisi dimostrano che i punti di forza dei finissimi del Calcare di Orosei prodotti durante il taglio della pietra sono identificabili nell’alto contenuto di CaCO3, nella purezza del composto chimico (la quasi totale assenza di metalli pesanti e inquinanti), e nella peculiarità delle dimensioni granulometriche. Infatti, lo studio dimostra la possibilità di utilizzo del carbonato di calcio in svariati settori produttivi quali l’industria cartaria, della gomma e degli pneumatici poiché in linea con le specifiche richieste, sebbene in alcuni casi potrebbe essere necessario un taglio granulometrico. L’elevato tenore di carbonato di calcio dei fanghi analizzati e le alte percentuali di finissimi (<5 um) giustificano l’approfondimento della ricerca (grado di bianco, fattore di forma, ecc.) in modo da avere un miglior confronto con le specifiche industriali. N. Careddu, G. Marras, G. Orrù
Bibliografia
Bertolini, R., Celsi, S., 1990. Proposals for the re-utilization of waste sludge resulting from stonecutting and finishing processes. Acimm per il marmo, n. 27, May/June 1990. 53-71.
Careddu, N., Marras G., Siotto G., Orrù G., 2009. Recovery and reuse of marble powder conteined in marble slurry waste. Proc. Symposium Papers on Evaluation of Marble Waste and Decreasing Environmental Effects, Diyarbakir, Turkey, 16-17 October 2009. Ed.: M. Ayhan, A. Karaku_, M. Özdemir Aydin. Pagg. 62-69.
Dino, G.A., Fornaro, M., 2002. Residual sludge management: technical and regulation points of view and different kinds of reuse. Proceedings 7th International Symposium on Environmental Issues and Waste Mangement in Energy and Mineral Production SWEMP 2002, October 7th-10th 2002, Cagliari, Italy. R. Ciccu Ed. 211-218.
Dino, G. A., Fornaro, M., 2005. The rational and integrated dimension stone quarry management:exploitation context, transformation plants and quarries and wastes dumps rehabilitation. Giornale di Geologia Applicata 2 (2005), 320-327, doi: 10.1474/GGA.2005-02.0-47.0073.
Fraes, R.C., 1994. Environmental uses - flue gas desulfurization. In Industrial Minerals and Rocks, 6th. ed. D.D. Carr., ed. SME Littleton, CO, pp. 453-463.
Industrial Minerals HandyBook 2002. ISBN: 978 1 904 333 04 3, Metal Bulletin Store Ed., 78-92.
Italian Legislative Decree No.152 of 3rd April 2006. Ministero dell’ambiente e della Tutela del Territorio - Istituzione dell’elenco dei rifiuti, in conformità all’articolo 1, comma 1, lettera A), della direttiva 75/442/CE ed all’articolo 1, paragrafo 4, della direttiva 91/689/CE, di cui alla decisione della Commissione 2000/532/CE del 3 maggio 2000 (pubblicato nel Supplemento Ordinario n. 123 alla Gazzetta Ufficiale Italiana n. 114 del 18 maggio 2006). E integrazioni successive
JCPDS, 1985. International Centre for Diffration Data, Powder diffraction file, Inorganic Phases 1985; Printed in USA.
Naydowski, C., 1999. The contribution of minerals in the paper value creating chain. OMYA/Pluss-Staufer AG, Oftringen.
Siotto, G., Careddu, N., Curreli, L., Marras, G., Orrù, G., 2008. Recovery and utilization of ultra-fine marble dust contained in marble slurry waste. Proc. of the Second International Congress on Dimension Stones. May 29th-31st 2008, Carrara, Italy. Pacini Ed. 387-390.
Willis, M., 2002. Land of the Giants - The European lime Industry. In Industrial Minerals, no. 416,May, pp. 24-33.
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