Studio di tecnologie innovative per il trattamento e la valorizzazione dei residui della depurazione dei fumi da incenerimento di RSU

This thesis focuses on the analysis of the treatment of MSWI fly ash of a fluidized bed incineration located in Gioia Tauro, aimed at their recovery. The process allows to stabilize the ash and to recover sodium bicarbonate in order to reuse it in the flue gas treatment section. The first objective is achieved by means of a leaching step, employing water as leaching agent and adding some additives, and then an accelerated carbonation step. The slurry is filtered obtaining a solid stabilized residue and an eluate rich in salts. The second objective is achieved by contacting the eluate produced with ammonia and carbon dioxide, in order to produce sodium bicarbonate. The work aimed at: reconstructing the mass balance of the various fluxes; verifying the correspondence of stabilized ash to the limits imposed by the leaching tests for acceptance in landfills for non-hazardous waste; evaluating the bicarbonate recovery yields; suggesting better solutions in terms of materials recovery with particular focus on heavy metals. The mass balance analysis shows that over 90% of the salts present in the original ash is found in the eluate sent to the bicarbonate recovery section and that almost all of the heavy metals are immobilized in the carbonated residue. Except for Cr, the residue is suitable for disposal in a landfill for non hazardous waste. Bicarbonate recovery is equal to 66%. Since the most abundant metals in the carbonated ash are Cu, Pb and Zn, it has been suggested an hydrometallurgical recovery process composed of three stages: sulfuric acid leaching, solvent extraction by means of phosphinics acids and stripping.

Questo lavoro di tesi è incentrato sull’analisi del trattamento dei residui della depurazione dei fumi dell’impianto d’incenerimento a letto fluido di Gioia Tauro, finalizzato al loro recupero. Il processo analizzato consente di inertizzare le ceneri volanti e di recuperare dalle stesse bicarbonato di sodio da riutilizzare all’interno della linea di trattamento fumi dell’impianto. Il primo obiettivo viene perseguito sottoponendo le ceneri ad una lavaggio con acqua e additivi e ad un trattamento di carbonatazione accelerata. Lo slurry prodotto viene filtrato ottenendo un residuo solido inertizzato e una salamoia ricca di sali. Il secondo obiettivo viene raggiunto mettendo a contatto la salamoia prodotta con ammoniaca e anidride carbonica, al fine di produrre bicarbonato di sodio. Il lavoro ha avuto come finalità la ricostruzione del bilancio di massa sui flussi coinvolti; la verifica della rispondenza delle ceneri inertizzate ai limiti imposti dal test di cessione per l’ammissione in discariche per rifiuti non pericolosi; la valutazione del rendimento di recupero del bicarbonato; il suggerimento di soluzioni migliorative in termini di recupero di materia con particolare attenzione ai metalli pesanti. Dall’analisi dei bilanci di massa si evince che oltre il 90% dei sali presenti nelle ceneri in ingresso si ritrova nella salamoia inviata al reattore di recupero del bicarbonato e che la quasi totalità dei metalli pesanti è immobilizzata nel pannello carbonatato. Fatta eccezione per il Cr, il residuo ottenuto a valle del trattamento di lisciviazione/carbonatazione è risultato idoneo allo smaltimento in discarica per rifiuti non pericolosi. Il rendimento di recupero del bicarbonato risulta pari al 66%. Poiché Cu, Pb e Zn sono i metalli presenti in concentrazione maggiore nei pannelli carbonatati è stato ipotizzato un processo di recupero di tipo idrometallurgico composto da tre fasi: lisciviazione con acido solforico, estrazione con acidi organofosfinici e stripping.