ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
7-ott-2021
2020/2021
Il riciclo dei rottami di acciaio è fondamentale per realizzare un modello di economia circolare. Tuttavia, la presenza di elementi a basso punto di fusione all'interno dei rottami di acciaio diminuisce la qualità del nuovo acciaio prodotto. In particolare, la banda stagnata delle lattine per bevande e alimenti contiene un'elevata quantità di stagno, responsabile di fenomeni negativi quali fragilità a caldo e fragilità al rinvenimento. Ne consegue che lo sviluppo e l'applicazione di un processo di destagnatura sono necessari. Pertanto, questo lavoro di tesi propone un trattamento elettrolitico per diminuire il contenuto di stagno all'interno dei rottami stagnati.
La presente ricerca è focalizzata sullo studio di un processo di destagnatura elettrolitica eseguita in una soluzione di idrossido di sodio. Le prestazioni del processo sono state valutate variando variabili in ingresso come il tempo di processo, la densità di corrente applicata, la temperatura della soluzione e la dimensione del materiale (rapporto superficie/volume, S/V).
Nel corso di questa tesi, è stato stimato il miglior tempo di processo per la de-stagnatura elettrolitica. L'effetto della densità di corrente applicata sul tempo di processo e sull'energia consumata dal processo è stato valutato sia a temperatura ambiente che a 70 °C trattando lastre stagnate. L'influenza del rapporto S/V sul tempo di processo e sull'energia consumata dal processo è stata studiata processando rottami stagnati nelle migliori condizioni riscontrate con le lastre stagnate.
I risultati hanno mostrato che il contenuto di stagno all'interno delle lastre stagnate può essere ridotto ad un livello trascurabile (< 0,01 % in peso) a 70°C e che, nelle migliori condizioni riscontrate durante il trattamento delle lastre stagnate, l'efficienza di destagnatura dei rottami stagnati aumenta con il rapporto S/V.
The recycling of steel scrap is fundamental to achieve a circular economy model. However, the presence of low-melting point constituents within steel scraps decreases the quality of the new steel produced. In particular, the tinplate of cans for drinks and food contains a high quantity of tin, which is responsible for adverse phenomena such as surface hot shortness and temper embrittlement. It follows that the development and application of a detinning process are necessary. Therefore, this thesis work proposes an electrolytic treatment to decrease the tin content within tin-plated scraps.
The present investigation is focused on the study of an electrolytic detinning process performed in a sodium hydroxide solution. The performances of the process were evaluated by varying input variables such as the process time, the applied current density, the operative temperature, and the size of the material (surface to volume ratio, S/V).
In the course of this thesis, the best process time for electrolytic de-tinning was estimated. The effect of the applied current density on the process time and on the energy consumed by the process was evaluated both at room temperature and 70 °C by treating tinned plates. The influence of the S/V ratio on the process time and on the energy consumed by the process was investigated by treating tin-plated scraps under the best conditions found with the tinned plates.
The results showed that the tin content within tinned plates can be reduced to a negligible level (< 0.01 wt%) at 70°C and that, under the best conditions found during the treatment of the tinned plates, the de-tinning efficiency of tin-plated scraps proved to increase with the S/V ratio.