La depurazione dei fumi dai forni rappresenta oggi una componente importante nel processo sia industriale che di inquinamento.
La continua ricerca di ottimizzazione dei processi produttivi ha portato inevitabilmente ad una rivisitazione del processo di filtrazione. La filtrazione è considerata fondamentale per ottenere ogni forma di autorizzazione per le emissioni in atmosfera. Nei decenni si è visto ridurre drasticamente il limite di emissione grazie anche al contributo nella ricerca di processi integrativi e di nuovi materiali di trattenimento delle polveri.
In base alla tipologia di forno e di materiali da fondere, siano leghe primarie o secondarie, con o senza l’aggiunta di recupero dei rottami da raccolta, si sceglie il tipo di impianto di filtrazione più adatto.
L’impianto di filtrazione base è formato da:
• serie di tubazioni di collegamento dal forno allo scambiatore;
• scambiatore di calore fumi-aria;
• ciclone parascintille;
• reattore (per la presenza delle diossine)
• filtro a maniche;
• ventilatore di estrazione;
• camino di espulsione dei fumi in atmosfera.
Processo di abbattimento inquinanti
L’impianto di filtrazione ha come scopo la depolverazione e la depurazione dei fumi emessi dal forno per la fusione di rottami di alluminio.
I fumi contengono principalmente
i seguenti inquinanti:
• particelle solide e corpuscolato in genere: derivano dalle polveri trascinate al camino del forno dai fumi, dalle sostanze organiche incombuste e dai metalli (piombo, arsenico, antimonio, cadmio, ecc.) che nella combustione nei forni originano facilmente ossidi i quali a temperature inferiori ai 250°C solidificano e quindi si trovano allo stato di polveri;
• composti dello zolfo dovuti alla presenza della sostanza nelle cariche del forno o nel combustibile;
• composti del fluoro dovuti all’eventuale presenza della sostanza nelle cariche (il teflon in combu-stione sviluppa fluoro);
• composti del cloro che si sviluppano nella combustione delle materie plastiche (acido cloridrico) e dall’uso di prodotti depuranti immessi nel bagno come l’esacloroetano.
Il filtro a maniche offre un’ottima garanzia di efficacia sull’abbattimento degli inquinanti so-lidi tenendo una velocità di filtrazione in relazione alla granulometria delle polveri stesse.
Se la filtrazione a maniche garantisce un ottimo e facile rendimento sull’abbattimento degli inquinanti solidi (che sono la maggior e più importante parte), non altrettanto produce sugli inquinanti gassosi. Per ovviare a tale inconveniente si immette nel collettore di adduzione fumi al filtro una so-stanza solida polverulenta che reagisce con gli inquinanti aeriformi “assorbendoli” e che poi viene trattenuta anch’essa dal filtro a maniche.
Impiegando come reagente polvere ventilata di idrato di calce vengono assorbiti molto fa-cilmente i composti del fluoro (trasformati in fluoruri di calcio CaF2), i composti dello zolfo (trasformati in solfati di calcio CaSO4); la calce idrata inoltre assorbe bene l’acido fluoridrico (HF), e produce un effetto tanto maggiore sull’acido cloridrico (HCl) in relazione alla maggiore umidità dell’ambiente.
Nonostante il sistema suddetto non possa garantire il totale assorbimento di tutti gli inqui-nanti gassosi che si possono sviluppare nei forni di fusione alluminio (le variabili ed i componenti pos-sono essere infiniti), dalle esperienze pratiche realizzate possiamo affermare che tale sistema ha pie-namente fornito i requisiti di depurazione fino ad ora richiesti in condizioni normali, intendendo per condizioni normali quelle maggiormente ricorrenti.
Il sistema su esposto, così come formulato, se non può essere inteso come totale e definitivo impianto di depurazione contro qualsivoglia evenienza, rimane il nucleo fondamentale al quale po-tranno essere aggiunti stadi ulteriori.
Se ad esempio nei fumi dovesse essere presente l’inquinante diossina in quantità tale da dover essere trattata (la diossina può derivare dalla incompleta combustione di materie plasti-che in presenza di cloro ed il PVC ne libera sempre), occorrerà utilizzare l’aggiunta di polvere di carbone attivo. Il carbone attivo assorbe la diossina con rendimento fino al 95%.
La temperatura dei fumi al filtro è fissata sul valore di 170°C in modo tale da essere al di sopra del punto di rugiada che sarebbe pericoloso dal punto di vista delle condense acide che deterio-rerebbero notevolmente le maniche filtranti e le parti metalliche.
Per quanto riguarda gli inquinanti gassosi, il principio da noi adottato è quello di ottenere la reazione fra questi ed il reagente, in questo caso idrato di calce, prima che i gas arrivino al filtro e quindi al mezzo filtrante.
In tal modo i gas inquinanti trasformati in sali minerali solidi verranno anch’essi trattenuti dal tessuto filtrante.
Nel nostro impianto la reazione viene provocata prima del filtro in un punto del collettore di adduzione dei gas da depurare, dove il fluido e la sostanza reagente vengono in intimo contatto fra loro a motivo di una accelerazione del gas in un particolare dispositivo venturi, a cui fa seguito un rallentamento della velocità opportunamente valutata per ottenere il fenomeno della sospensione fra flusso gas e reagente (turbolenza e fluttuazione), che consente di aumentare il tempo di contatto fra gas e CaOH.
In questa fase si ha formazione di sali solidi ed acqua: l’acqua stessa, sotto forma di vapore data la temperatura del gas, favorisce la reazione ma non pregiudica il mezzo filtrante al quale arriva sempre sotto forma di vapore.
È importante notare che tutta la superficie dei granuli del reagente viene a contatto dei gas per cui il quantitativo da noi previsto è sensibilmente inferiore a quello richiesto con altri tipi di pro-cesso.
Inoltre la presenza di idrato di calce sulle maniche filtranti e sulle pareti del filtro, data la sua igroscopicità, ha la proprietà di annullare l’effetto delle condense che inevitabilmente si formano nel filtro ad ogni accensione e spegnimento dell’impianto.
La quantità del reagente che occorrerà sarà proporzionata alla quantità di inquinanti da ab-battere e l’impianto consente di adeguare l’efficienza di depurazione variando la quantità di reagente introdotto nel venturi di reazione.
Claudio Pedercini
Presidente del Gruppo Pedercini
claudio.pedercini@gruppopedercini.com
Antonello Coppolecchia
Senior Project Engineer
