Eurallumina

Il processo produttivo


Rifiuti

Processo Bayer

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Lavorazione e prodotto

Il processo è basato sull'attacco della bauxite con soda caustica in soluzione ad alta temperatura; l'allumina, contenuta nella bauxite in quantità superiori al 50%, va in soluzione mentre restano in sospensione tutti gli altri componenti della bauxite. Le sostanze insolute vengono separate per decantazione e filtrazione costituendo dei fanghi che, dopo lavaggio in controcorrente a 5 stadi, vengono inviati al bacino fanghi.

La soluzione satura di alluminato depurata dalle sostanze solide viene raffreddata con parziale recupero di calore, inviata nei serbatoi di precipitazione ed innescata con triidrato (Al2O33H2O), che genera la fase di precipitazione della durata di 32 36 ore; durante questa fase la soluzione sovrasatura di alluminato di soda tende all'equilibrio, con la generazione di nuovi nuclei di cristallizzazione di triidrato di alluminio e crescita degli stessi.

La soda in soluzione, che inizialmente era legata all'allumina, ritorna libera in una soluzione scarica che viene inviata alle autoclavi di attacco, previo riscaldamento indiretto in controcorrente con i vapori flash della soluzione satura, che dalla pressione di attacco passa attraverso 10 stadi alla pressione atmosferica. Tutto il triidrato in uscita dalla precipitazione viene separato e classificato in tre diverse granulometrie; le due più fini vengono utilizzate come idrato di innesco di precipitazione, mentre l'idrato di più grossa granulometria viene lavato, filtrato e calcinato in forni rotativi per la trasformazione in allumina che è il prodotto finale dello stabilimento.

Materie prime e reagenti

Con riferimento ad una produzione di circa 920000 t/anno di allumina, i materiali utilizzati sono i seguenti:

Materie prime

Bauxite: La bauxite è un minerale molto diffuso sulla superficie terrestre, in varietà più o meno ricche di alluminio e di più o meno facile lavorazione. La principale caratteristica che distingue le bauxiti è la forma in cui contengono l'idrato di alluminio: questo può essere presente come tri- idrato Al2O33H2O (gibbsite), facile da estrarre anche a temperature non molto elevate (130 150C), o nella forma mono- idrata Al2O3H2O (boemite), per la quale si devono raggiungere i 250C, o in un'altra forma mono- idrata (diasporo), di più difficile estrazione. Altre caratteristiche importanti delle bauxiti sono il contenuto in silice e carbonio.

Le bauxiti tri- idrate più note sono la Bokè (Guinea) e la Trombetas (Guyana, Suriname, Brasile); alcune bauxiti hanno un contenuto misto di gibbsite e boemite, come la Weipa (Australia), la Bintan (Indonesia) e la bauxite giamaicana. Giacimenti di bauxiti mono- idrate si trovano in varie parti d'Europa, in particolare Grecia, Jugoslavia, Francia, Ungheria, e in Sardegna nella Nurra.

La bauxite viene trasportata con navi da circa 60000 t, e scaricata da un sistema scaricatore a benna su un nastro trasportatore che la porta ad uno stoccaggio all'aperto.

La bauxite attualmente in uso proviene da Weipa ed ha natura fisica e composizione costanti; è di colore rossastro, ha natura pisolitica con dimensione dei granuli non superiori al mezzo pollice e contiene piccole quantità di polvere, con umidità del 12 14%. Per un lungo periodo l'impianto è stato alimentato con una miscela al 50% di bauxiti Weipa e Bokè. La composizione chimica media dei due tipi di bauxite è riportata in tabella:
 

Elemento

Concentrazione (%)

 

Weipa

Bokè

Allumina totale (TA)

55

59,4

Allumina estraibile (TAA)

49,3

58

Tri- idrato (TH)

38,6

55,2

Mono- idrato (MH)

12,7

3,8

Perdita al fuoco (LOI)

24

30,8

Silice totale (SiO2)

5,6

0,80

Silice reattiva/caolino (SiO2)c

4,3

0,43

Quarzo/silice quarzifera (SiO2)q

1,3

0,37

Ferro/ossido (Fe2O3)

12,5

5,4

Titanio/ossido (TiO2)

2,7

3,4

Carbonio organico (TOOC)

0,19

0,11

Carbonio inorganico (TIC)

0,05

0,017

Vanadio/ossido (V2O5)

0,027

0,049

Fosforo/ossido (P2O5)

0,06

0,14

Fluoro (F)

0,048

0,025

La quantità di bauxite usata è pari a 1970000 t/anno.

Acqua: fornita dal Consorzio Industriale, viene utilizzata in quantità di circa 2000000 m3/anno. Gli altri afflussi di acqua vengono recuperati nel ciclo sodato (dopo idoneo trattamento per le acque degli scarichi igienici) per minimizzare i consumi.

  Combustibile: l'olio combustibile usato per le caldaie ed i forni di calcinazione è del tipo Bunker C; viene approvvigionato con navi da circa 15000 t, pompato dal porto ai serbatoi di stoccaggio e mantenuto ad una temperatura di circa 30C da serpentine a vapore poste sul fondo dei serbatoi. Viene poi distribuito ai due impianti che lo utilizzano: le caldaie, che ne consumano i 2/3 per la produzione di vapore, ed i forni per la calcinazione dell'idrato.
 

Residuo carbonioso

8 10%

Zolfo

0,5 3,5%

Ceneri

100 200 mg/t

La quantità utilizzata è di 250000 t/anno.

 Energia elettrica: è fornita dall'ENEL; i consumi sono di:
 

Forza motrice

12 13*106 kWh/mese

Illuminazione

190 200 *103 kWh/mese

L'impegno di potenza, variabile a seconda del livello produttivo, è attorno ai 25000 kW.

Reagenti

 Soda caustica: è approvvigionata tramite navi cisterna, e pompata ai serbatoi di stoccaggio impianto in soluzione acquosa al 50% in peso di NaOH; se ne utilizzano circa 100000 t/anno di NaOH 100%.

 Calce: è in zolle con tenore medio in CaO del 75%. In media l'utilizzo è di 160 t/mese.

Additivi

 Flocculante: è un prodotto in polvere usato per accelerare la sedimentazione dei fanghi, composto da poliacrilati ad altissimo peso molecolare. Il consumo è di circa 4000 kg/mese.

 Fluoruro di calcio e/o allumina (CaF2 e/o AlF3): si tratta di un materiale in polvere usato come agente mineralizzante nella calcinazione del triidrato per ottenere allumina farinosa; se ne utilizzano circa 40 t/mese.

 Antischiuma: è un prodotto liquido in fusti, a base di polifosfati, utilizzato in quantità di 2000 kg/mese circa.

 Additivi per caldaie: sono soluzione acquose di chelanti e di solfito di sodio (deossigenante) con aggiunta di disperdenti a base di poliacrilati. Il consumo è di circa 3000 kg/mese.

 Additivo per olio combustibile: è costituito da una sospensione di finissime particelle di ossido di magnesio in olio minerale. La quantità utilizzata è di circa 2500 kg/mese.

 Inibitori di corrosione: liquidi in fusti di composizione ignota, in quantità di 1000 kg/mese.

Disincrostanti

 Acido solforico (H2SO4): al 98% minimo è usato in soluzione con l'aggiunta di inibitori per la disincrostazione di alcune apparecchiature. La soluzione viene fatta circolare in ciclo chiuso fino ad esaurimento; la neutralizzazione e lo scarico avviene con l'invio della soluzione esausta nel ciclo dei residui di lavorazione. Il consumo è di circa 100 t/mese.

 Acido cloridrico: è stoccato in serbatoio in soluzione acquosa al 25 30%; viene utilizzato come disincrostante dei filtri pressa e quindi trattato come l'acido solforico. La quantità consumata è di circa 10 t/mese.
 
  Il prodotto

L'allumina ha l'aspetto di una polvere bianca sciolta, con granulometria variabile tra 150 e 50 mm ed una minima percentuale, circa l'1%, di frazioni più fini (<20mm). Le caratteristiche fisico- chimiche sono:
 

Formula

Al2O3

Peso molecolare

101,94

Punto di ebollizione

2977 C

Densità

3,5 4 t/m3

Angolo di riposo

32

Si distingue in allumina sabbiosa e allumina farinosa; la seconda è ottenuta con un più alto grado di calcinazione e con l'aggiunta di fluoruro di calcio o alluminio come agente mineralizzante; l'allumina farinosa è più anidra e più inerte agli acidi ed agli alcali, ed ha un più elevato angolo di riposo (40 45C contro 32 della sabbiosa). Il titolo di Al2O3 è del 99,7%.
   

Bilancio di massa

La bauxite, nelle autoclavi di attacco, si discioglie per circa il 66% del suo peso secco, lasciando in sospensione i cosiddetti residui di lavorazione (fanghi e sabbie). Le sabbie sono costituite essenzialmente da silice quarzifera, più una certa percentuale di fango; vengono lavate in controcorrente e quindi separate dal liquido fino ad avere il 70% circa in solidi. La quantità di sabbie scaricate è attorno al 2,5% della bauxite secca caricata.

I fanghi vengono separati per sedimentazione, quindi lavati in controcorrente e spillato al 30% in solidi; viene infine allontanato dopo ispessimento fino al 60% circa. Il fango residuo è pari circa al 31% della bauxite secca caricata.

Il rendimento globale d'impianto viene mantenuto attorno al 94%, e con questo rendimento ed utilizzando la bauxite Weipa, si ha un consumo specifico di bauxite di 2,15 tbaux/tAll.

Per quanto riguarda la soda, i consumi nelle varie parti d'impianto sono riportati in tabella:
 

Consumo per:

suddivisione dei consumi di soda (kgNaOH/tAll)

Desilicatazione

80

è più o meno costante

Liquido fanghi

3,5

dipende dalla chiarificazione

Liquido sabbie

1

può aumentare, ma non molto

Umidità idrato

4

dipende dalla qualità dell'idrato

Non alcalina

0,5

soda non più caustica

Non misurabile

5

 

Totale

94

può arrivare anche attorno a 100

Gli altri materiali usati ed i loro consumi specifici sono riportati in tabella:
 

Materia

Consumo specifico (kg/tAll)

Calce

28

Dolomite

15

Fluoruro di calcio

0,7

Acido solforico

1,5

Acido cloridrico

0,13


Comune di Portoscuso - Ufficio Ecologia