Il polo industriale di Portovesme

Il polo industriale di Portovesme comprende insediamenti industriali per produzione alluminio, zinco, piombo, magnesio, che immettono in atmosfera elevate quantità di metalli e fluoro sotto forma di polveri, particelle e fumi e tre centrali termoelettriche ENEL.

Eurallumina: produzione di ossido di alluminio per usi elettrolitici

ALCOA: produzione di alluminio primario e secondario

Enirisorse: produzione di zinco, piombo d’opera, cadmio e acido solforico

ILA: produzione di laminati nudi e verniciati e di foglio sottile

ENEL

Problemi ambientali

Rifiuti ed effluenti

Si sviluppa su 130 ha e comprende:

1. Centrale Sulcis – Costituita da tre centrali termoelettriche da 240 MW ciascuna di potenza nominale. Ogni sezione produce 740 t/h di vapore surriscaldato a 540 °C e 170 atm. I gruppi sono alimentati con un sistema misto olio- carbone e sono serviti da un sistema di abbattimento a filtri elettrostatici. Il consumo di combustibili, alla massima potenza efficiente lorda dell’impianto, è di 150 t/h di olio combustibile e 240 t/h di carbone (polacco). I prodotti di combustione sono inviati ad un unico camino con tre canne interne (una per ogni sezione) alto 250 m.
2. Centrale Portovesme – Costituita da due sezioni termoelettriche da 32 MW con quattro generatori di vapore. Utilizza olio combustibile denso proveniente dagli stessi serbatoi che servono la centrale Sulcis. I fumi venivano scaricati tramiti due camini alti 100 m. Esistevano inoltre due gruppi turbogas, alimentati a gasolio, da 17 MW che erano utilizzati per i carichi di punta e per sopperire in caso di fermata. I gas venivano scaricati tramite camino di 15 metri. Le sezioni termoelettriche sono nell'attesa di smantellamento, le sezioni turbogas saranno smantellate ed immagazzinate.
3. Centrale Portoscuso - In origine apparteneva all’Aluminia per la fornitura di energia elettrica in corrente continua, è stata trasferita all’ENEL nel 1987 in adempimento alle direttive CIPI. E’ costituita da due sezioni termoelettriche da 180 MW ciascuna (di punta) ed è alimentata da olio combustibile denso con tenore di zolfo di circa il 3,7%, con un consumo orario alla massima potenza di 43 t. I fumi di combustione sono emessi da due camini alti 100 m, in assenza di sistemi di filtrazione o abbattimento.

Elenco

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 Eurallumina

Problemi ambientali

Il processo produttivo

E’ un’industria chimica primaria che produce ossido di alluminio da bauxite, con una potenzialità produttiva di 800000 t/anno. Lo stabilimento ha una estensione di 793440 m². Le materie prime sono bauxite, soda caustica, olio combustibile, energia elettrica ed acqua. Si utilizza il processo Bayer, consistente nell’estrazione dell’allumina contenuta nella bauxite mediante soda caustica e successiva precipitazione sotto forma di idrato; dall’idrato, mediante calcinazione, è prodotto l’ossido di alluminio. L’impianto produce cieca 2000 t/giorno di allumina con un consumo di circa 4000 t di bauxite. Le unità principali sono:

Unità operative

1. Centrale termica – E’ costituita da tre caldaie per la produzione di vapore (170 t/h) ad alta pressione (50 atm), utilizzato nelle autoclavi di estrazione dell’allumina ed a bassa pressione (8 atm) per le unità di evaporazione. Due delle caldaie sono continuamente in funzione mentre la terza è tenuta di riserva. Sono alimentate con olio combustibile con consumo orario massimo di 10 t. I fumi sono immessi in atmosfera da tre camini alti 100 m.
2. Impianto di macinazione – la bauxite viene macinata a umido, miscelata con latte di calce e soda in soluzione, in un mulino a palle e ridotta a piccola pezzatura (da 5 ¸ 10 mm a 0,1 ¸ 0,3 mm), in modo da favorire la resa di estrazione durante il trattamento con la soda caustica. la torbida, al 50% di solidi, viene inviata tramite pompe alternative all'autoclave di attacco.
3. Attacco – avviene in autoclavi di reazione, dove la bauxite macinata è posta a contatto con soda e portata alla temperatura di 243°C, mediante iniezione diretta di vapore a 50 kg/cm². Viene tenuta in queste condizioni per circa 10 minuti, portando in soluzione l'idrato di alluminio presente nella bauxite in forma estraibile (con rendimento del 97%). La bauxite si discioglie per il 66% del suo peso secco, lasciando in sospensione le sostanze che non vengono solubilizzate, tra cui ossidi di ferro e di titanio, che costituiscono i fanghi rossi.
4. Serbatoi flash - la soluzione- sospensione satura di allumina dalle autoclavi passa attraverso 10 serbatoi flash a pressione decrescente fino all'atmosferica, ottenendo un raffreddamento fino a 104°C per evaporazione. In uscita dall'ultimo stadio il flusso principale riceve il flusso di diluizione, liquido di recupero della soda e dell'allumina dal lavaggio fanghi.
5. Batterie di scambiatori di attacco - il vapore proveniente dai serbatoi flash cede calore negli scambiatori, indirettamente, alla soluzione di soda scarica diretta alle autoclavi di attacco. Il condensato viene utilizzato per alimentare le caldaie e come acqua di lavaggio dei fanghi. La quantità di vapore residua viene scaricata in atmosfera, e costituisce una delle maggiori perdite di calore del processo.
6. Sedimentazione e ciclonatura – il flusso di liscivia porta in sospensione la parte di bauxite indisciolta, che costituisce circa il 2 ¸ 3% in peso della portata totale, e viene separata dal flusso principale dagli impianti di ciclonatura per le sabbie e di sedimentazione per i fanghi. I fanghi vengono allontanati dalla liscivia mediante separazione gravimetrica in sedimentatori continui, dai quali il fango addensato viene inviato al lavaggio per il recupero della soda e dell'allumina; il chiarificato viene ulteriormente purificato attraverso una batteria di filtri e inviato allo scambio calore. Le sabbie sono costituite essenzialmente dalla silice quarzifera, rimasta inattaccata, più una piccola quantità di fanghi; le sabbie scaricate vengono lavate in controcorrente con liquido a basso tenore di soda, e quindi separate dal liquido e allontanate dall'impianto al 70% circa in solidi. La quantità di sabbie scaricate è pari circa al 2,5% della bauxite.
7. Lavaggio dei fanghi – il fango estratto dal fondo dei decantatori viene sottoposto a lavaggio in controcorrente a 5 stadi, in 5 vasche di lavaggio e decantazione; ciascuna unità di lavaggio è costituito da un serbatoio miscelatore e da un sedimentatore a fondo conico dove il fango si riaddensa e viene spillato al 30% di solidi dal fondo. Dopo l'ultima unità di sedimentazione o lavaggio il fango viene inviato ad una batteria di filtri rotativi dove subisce un ultimo lavaggio con condensato e ne viene allontanato con un contenuto in solidi del 60% circa. La portata di fango secco costituisce circa il 31% della bauxite caricata. Il liquido di lavaggio filtrato continua il lavaggio in controcorrente nel treno dei washers per il recupero della soda e dell'allumina, per essere poi immesso nel flusso principale uscente dall'attacco dove opera una diluizione, per cui viene chiamato flusso di diluizione.
8. Filtrazione della soluzione sovrasatura - la soluzione che sfiora dai decantatori viene pompata attraverso tele che trattengono le tracce di fango in sospensione.
9. Unità di scambio di calore - la soluzione satura viene raffreddata sottovuoto con scambio di calore indiretto con la soluzione scarica che torna al ciclo di attacco.
10. Precipitazione – la soluzione caustica di allumina in uscita dalla filtrazione viene sottoposta ancora a concentrazione negli evaporatori a multiplo effetto e quindi inviata ai cristallizzatori, dove avviene la precipitazione dei cristalli di idrato (Al₂O₃ + 3H₂O) e liberazione di soda (NaOH). La soluzione viene invece rimandata agli evaporatori. La reazione di precipitazione richiede un tempo di permanenza di circa 27 h, per cui comporta un impegno di volumi enormi, 70000 m³ sui 150000m³ circolanti in impianto per la sola precipitazione. Durante l'attraversamento della precipitazione il liquido viene tenuto in continua agitazione per garantire un intimo contatto tra i grani di idrato cristallizzato e il liquido in fase di precipitazione. Alla fine dell'attraversamento dei treni di precipitatori la reazione è completa e può iniziare la fase di separazione del solido dal liquido.
11. Classificazione - l'idrato di alluminio, cristallizzato sulla superficie di supporto fornita dalla carica- seme ed in un nuovi nuclei di precipitazione, viene quindi separato in unità di classificazione a gravità in tre prodotti a differenti classi granulometriche. Si separa così l'idrato a granulometria grossa, o primario, che viene spillato come sospensione dal fondo conico e costituisce l'alimentazione ai forni di calcinazione; il liquido d'impianto continua ad avanzare in successive apparecchiature, separando l'idrato a granulometria fine o secondario, che viene riciclato in testa alla classificazione come seme di precipitazione. Dal flusso di liscivia si separa infine l'idrato terziario, a granulometria finissima, anch'esso utilizzato come carica- seme; data l'elevata superficie specifica dell'idrato terziario, su questo avviene la precipitazione di cristalli di ossalato di sodio, che devono essere allontanati prima di inviarlo all'innesco della precipitazione. Il flusso d'impianto, una volta separato l'idrato di alluminio, può tornare al nuovo ciclo, dopo opportuno reintegro delle perdite di soda avvenute lungo il processo.
12. Lavaggio ossalato - il seme terziario, il cui effetto innescante è inibito dal deposito di cristalli di ossalato di sodio, viene inviato all'impianto di dissoluzione dell'ossalato mediante lavaggio del seme terziario con acqua calda e successiva filtrazione; da qui il seme lavato torna alla precipitazione per l'innesco della reazione.
13. Calcinazione – i cristalli di idrato vengono ancora sottoposti a filtrazione e lavaggio per eliminare la soda ancora presente, quindi inviati ai forni per la calcinazione. Le acque di lavaggio vengono rinviate alla precipitazione. La calcinazione dell’allumina avviene in tre forni rotativi nei quali si ha la perdita dell’acqua di imbibizione nel primo tratto, a 300°C, quindi dell’acqua di cristallizzazione, a oltre 1000°C. Secondo la temperatura di calcinazione, viene prodotta allumina sabbiosa, contenente circa il 10% di allumina in forma cristallina (1000°C), ed in allumina farinosa, che ne contiene circa il 90% (1150°C ed additivo CaF₂). Il combustibile utilizzato è olio combustibile denso, e per la depolverazione dei fumi i forni sono dotati di un multiciclone e di un elettrofiltro. Le emissioni avvengono da un unico camino alto 46 m. L’allumina viene conservata in tre silos avente ciascuno la capacità di 35000 t e quindi inviata all’Alcoa o al molo tramite nastri trasportatori.

La capacità produttiva è di 1500 t/giorno di allumina per la linea 1 e 900 t/giorno per le altre.

14. Impianto di evaporazione – tratta la soluzione satura scarica in uscita dalla precipitazione, ed è costituito da concentratori a multiplo effetto in serie, che portano la concentrazione della soda caustica da 180 g/l a 210 g/l, prima di reinviarla attraverso gli scambiatori di attacco alle autoclavi. Le unità evaporative funzionano sotto vuoto, e il vapore viene ricondensato in condensatori a fascio tubiero e viene alimentato alle caldaie assieme al condensato proveniente dall'attacco.

Servizi

1. Tre caldaie ad olio combustibile - servono per la produzione di vapore. L'acqua di alimentazione è costituita dal condensato del vapore flash dalle unità di evaporazione e dagli scambiatori di attacco. L'olio combustibile necessario per le caldaie e per i forni rotativi di calcinazione dell'idrato è stoccato in due serbatoi da 17500 m³ ciascuno.
2. Impianto di trattamento calce - con rete di distribuzione ai punti di utilizzo.
3. Impianto di estrazione e distruzione di ossalato - deve essere mantenuto nel ciclo produttivo al di sotto di una certa concentrazione.
4. Sistema di distribuzione di energia elettrica
5. Impianto di produzione e distribuzione di aria compressa
6. Rete di distribuzione di acqua industriale e impianto di potabilizzazione per usi interni
7. Impianto di lavaggi acidi degli scambiatori di calore
8. Sistema di raccolta dei liquidi di processo
9. Sistema di raccolta per acque meteoriche
10. Sistema di raccolta e trattamento per acque luride

Movimentazione del materiale

Un sistema di nastri trasportatori collegati ad impianti di carico e scarico consente di trasferire la bauxite dal porto all'impianto, e l'allumina prodotta dai silos di stoccaggio al porto o allo stabilimento ALCOA. La soda caustica arriva via mare e viene addotta all'impianto tramite pompe e tubazioni. Materiali quali calce, flocculante, fluoruro e acidi per disincrostazioni giungono via terra tramite autocarri e autobotti.

Problemi ambientali

Processo

Lo stabilimento ha una superficie complessiva di circa 80 ha. Produce alluminio primario tramite elettrolisi dell’allumina, per circa 125000 t/anno, ed alluminio secondario per circa 20000 t/anno. Le fasi principali del processo sono le seguenti:

1. Conversione – il processo elettrolitico necessita di corrente continua a bassa tensione, per cui tra la centrale elettrica e l’utenza è inserito un impianto di conversione costituito da una batteria di otto autotrasformatori abbassatori di tensione e da una batteria di 32 raddrizzatori al silicio che convertono la corrente alternata in continua (750 V a 150000 A).
2. Elettrolisi – avviene in due linee di elettrolisi, ciascuna composta da celle disposte trasversalmente su due file e collegate in serie. Una cella di elettrolisi è costituita da una vasca d’acciaio rivestita all’interno di refrattario. Sul fondo di ogni vasca è posta una suola catodica in carbone e barre metalliche; ogni vasca contiene 16 anodi. Il bagno elettrolitico è composto da allumina, criolite e fluoruro di alluminio. Nelle celle si forma alluminio e si sviluppano CO, CO₂, SO₂, HF e fluoruri. Le reazioni primarie agli elettrodi si riassumono nella:


Al₂O₃ + 3/2 C à 2 Al + 3/2 CO₂

E’ possibile un’altra reazione, che però non si verifica mai nelle normali densità di corrente ed in assenza di effetto anodico:

Al₂O₃ + 3 C à 2 Al + 3 CO

L’effetto anodico si verifica quando la concentrazione di Al₂O₃ scende al di sotto del 2%, ed in questo caso tra i prodotti di reazione si hanno CO e fluoruri. La reazione secondaria fondamentale è la:

2 Al + 3 CO₂ à Al₂O₃ + 3 CO

In questo caso una parte dell’alluminio depositato al catodo entra in contatto con la CO₂ prodotta dalla reazione secondaria e viene riossidata con formazione di CO. L’emissione di fluoro, come fluoruri, è data da una frazione gassosa (circa il 60%) ed una parte di polveri, in quantità di circa 16 kg per tonnellata di alluminio prodotto. I fumi di combustione vengono emessi da quattro camini alti 25 m. In origine la captazione dei fumi avveniva mediante griglie di aspirazione poste tra cella e cella e l’abbattimento tramite una serie di lavatori posti sulla sommità dell’edificio. Nel 1984 le celle sono state trasformate in quelle del tipo coperto a "battuta puntuale" e trattamento dei fumi a secco. Il metallo liquido prodotto nelle celle viene colato tramite aspirazione in apposite siviere e trasportato alla fonderia.

3. Fonderia – l’alluminio viene trasferito ai forni di fusione e quindi ai forni di colata per la produzione di pani, billette, placche, T-bars di alluminio e delle sue leghe finali. Come combustibile viene utilizzato olio combustibile fluido con tenore di zolfo inferiore al 1,8%, con un consumo medio complessivo di 60 kg per tonnellata di alluminio trattato. I fumi di combustione vengono emessi da t punti. Dal 1986 è in funzione un impianto di riciclaggio dell’alluminio, il forno a sale, che tratta scorie di fonderia e sfridi di lavorazione.
4. Fabbrica anodi – produce gli anodi necessari al processo elettrolitico, con una capacità di 90000 t/anno. Le operazioni principali sono:

• Preparazione della mescola (pasta anodica) costituita da un 67% di coke di petrolio e per un 16% da resti anodici riciclati;
• Formatura dell’elettrodo per pressatura;
• Cottura dell’anodo a circa 1200°C;
• Inghisaggio, ossia inserimento nell’anodo di una barra di supporto.

La cottura viene effettuata in due forni che utilizzano olio combustibile fluido con tenore di zolfo inferiore al 1,8%, con un consumo medio complessivo di 6,1 kg per tonnellata di pasta anodica. Durante la cottura degli anodi vengono eliminate per distillazione le frazioni più leggere del legante, le quali, insieme ai gas di combustione, vengono raffreddate mediante lavaggio con acqua ed inviate a due filtri elettrostatici in parallelo. I fumi depurati sono emessi da un camino di 60 metri.

Problemi ambientali

Processi

Lo stabilimento Enirisorse è sorto agli inizi degli anni ‘70 allo scopo di trattare minerali sardi (solfuri e ossidi) di piombo e zinco. Il primo impianto realizzato è stato il forno termico Imperial Smelting, che consente la produzione contemporanea di piombo e zinco ed un trattamento consistente di minerali ossidati, che costituiscono la gran parte dei prodotti delle miniere. Fra il 1982 e il 1986 Enirisorse ha costruito gli impianti per la produzione di zinco elettrolitico e piombo termico KSS (impianto Kivcet- Samim, oggi Enirisorse- Snamprogetti) e l’impianto termico Waelz. Il polo integrato Portovesme- San Gavino Monreale è capace di una produzione pari a:

167000 t/anno di zinco

130000 t/anno di piombo termico

416000 t/anno di acido solforico

La realizzazione di un polo integrato consente di avere un totale riciclo, con scambio di sottoprodotti e semilavorati, in particolare quelli idrometallurgici, che in altre zone d’Europa vengono smaltiti in discarica, con il vantaggio ulteriore di smaltire le scorie dei forni termici col massimo grado di inerzia chimica attualmente raggiungibile.

Lo stabilimento comprende l'impianto termico Imperial Smelting, in funzione dal 1972, un impianto per la produzione di zinco elettrolitico, terminato nel 1984, e l'impianto Kivcet per la produzione di piombo termico.

• Imperial Smelting: i minerali da trattare vengono macinati, miscelati con coke (20 ¸ 25%) ed immessi nei forni Waelz, forni rotativi in cui la carica non fonde ma viene sinterizzata ed acquista una consistenza friabile e secca. Alla temperatura di 1250°C si ha formazione di ossidi e solfati di zinco e piombo che, trascinati dai gas, escono dal forno assieme ai prodotti della combustione della nafta, del carbone e a particelle solide, che vengono raccolte in camere di sedimentazione e riciclate. I gas vengono refrigerati, filtrati con filtri a maniche, quindi emessi da un camino alto 100 m. Le scorie vengono raffreddate ed inviate a discarica. L'impianto bricchettatura provvede quindi a pellettizzare gli ossidi Waelz, tramite clinkerizzazione e compattazione del clinker. Nell'impianto di agglomerazione viene avviene la desolforazione dei solfuri di piombo, zinco, cadmio e ferro, tramite insufflazione d'aria; l'agglomeratore è un forno a nastro sul quale uno strato sottile di materiale viene reso incandescente da bruciatori e quindi ricoperto con materiale crudo. Si ottiene la combustione dello zolfo, con formazione di SO₂, che viene inviata all'impianto di produzione di acido solforico. Il forno Imperial Smelting è un forno a tino alto circa 10 metri, in cui gli ossidi di zinco e piombo vengono ridotti allo stato metallico e quindi separati.
• Impianto di raffinazione zinco: lo zinco G.O.B. viene raffinato per distillazione frazionata in una colonna a piatti. Dalla testa si ottiene zinco e cadmio, dalla coda piombo, rame e ferro; la frazione di testa viene ancora distillata ottenendo zinco e cadmio in testa e zinco iperpuro in coda.
• Impianto acido solforico: produce acido solforico utilizzando l'anidride solforosa dei gas di combustione; i fumi vengono prima inviati a un convertitore e quindi a torri di assorbimento, dove la SO₃ viene assorbita su acido solforico diluito.
• Impianto recupero cadmio: il cadmio viene recuperato dalle polveri di minerali di zinco, tramite attacco chimico con acido solforico che porta in soluzione solfato di cadmio; la soluzione viene quindi sottoposta a scadmiatura con zinco, con precipitazione di Cd.

Problemi ambientali

Processo di lavorazione

 E’ sorta nel 1977, dal 1985 appartiene al gruppo Efim e ed è inserita operativamente nel gruppo Alumix. Riceve dallo stabilimento Aluminia metallo liquido e produce laminati nudi e verniciati, nastri e fogli sottili per imballaggio. La capacità produttiva è di circa 220000 t/anno. La ILA utilizza un sistema a colata continua, più semplice del sistema tradizionale per la produzione di nastri sbozzati. L’impianto di verniciatura è di tipo continuo a rulli vernicianti, che trasferiscono la vernice sulla superficie del nastro mentre il fissaggio avviene in forni essiccatori.