Applicazione su scala industriale del processo di inertizzazione di scoria nera

Steel production in Italy is realized mainly through the electric arc furnaces. This production method generates , in addition to steel, a significant amount of by-products and in particular of black slag. Several studies have shown that these products show excellent mechanical features within the civil construction. The possibility to reuse these aggregates, however, is limited by the presence of chemical pollutants such as chromium and vanadium, barium. To be able to use this by-product is therefore necessary to perform a series of tests normed to determine its behavior in contact with the water. If the release does not comply with the regulations, a series of processes of additives have been developed to make the slag suitable. Previous laboratory tests have shown that the inerting treatment by addition of silica change the microstructure of the slag , making it free from the problems of disposal of pollutants into the environment . On the basis of these results a steel plant has been modified to apply this treatment on an industrial scale . Experimentation presented here is designed to evaluate the correct realization in the plant, of the process of inertization. This objective was achieved through the analysis of the chemical and mineralogical composition of the slag modified by XRF, SEM-EDS and SEM-BSE. In contrast to the results of laboratory tests, the correction made in the plant has not achieved the desired results. The slag during the elution test presented leaching values of chromium and barium higher than the limits imposed by law. It seems that the treatment did not generate satisfactory results due to the absence of a system of mixing of the slag. In fact, some areas of the samples showed the same structure of the slag as-cast To promote the reaction of formation of calcium alumino- silicates stable , and hardly attacked by water, it is necessary to slow cooling, which maintains the slag liquid as much as possible because the kinetic and diffusion in the liquid state is favored compared to the state reactions solid. Proper modification of the system , which brings a better thermal insulation , such as Paiola , can make to achieve the desired results in terms of stability of the slag once treated .

La produzione di acciaio in Italia è realizzata principalmente attraverso i forni elettrici ad arco. Questo metodo produttivo genera, oltre all’acciaio, un volume consistente di sottoprodotti ed in particolare di scorie nere. Diversi studi hanno evidenziato come questi sottoprodotti presentino ottime caratteristiche meccaniche per l’utilizzo nell’ambito delle costruzioni civili. La possibilità di riutilizzare questi aggregati è però limitata dalla presenza di elementi chimici inquinanti quali cromo, bario e vanadio. Per potere utilizzare questo sottoprodotto è quindi necessario effettuare una serie di test normati per determinare il suo comportamento a contatto con l’acqua. Qualora il rilascio non rispettasse la normativa, una serie di processi di additivazione sono stati sviluppati per rendere la scoria utilizzabile. Precedenti test di laboratorio hanno evidenziato come il trattamento di inertizzazione tramite aggiunta di silice abbia permesso di modificare la microstruttura della scoria rendendola esente da problemi di cessione di inquinanti in ambiente. Sulla base di questi risultati è stato istallato un impianto in acciaieria per applicare tale trattamento su scala industriale. La sperimentazione qui presentata è atta a valutare la corretta realizzazione in impianto, del processo d’inertizzazione. Tale obiettivo è stato raggiunto tramite l’analisi della composizione chimica e mineralogica della scoria modificata mediante analisi XRF, SEM-EDS e SEM-EBS. Contrariamente a quanto evidenziato dalle analisi di laboratorio, la correzione effettuata in impianto non sembra essere stata efficace. La scoria sottoposta al test di eluizione ha presentato valori di lisciviazione del cromo e bario superiori ai limiti imposti dalla normativa. Sembra che il trattamento non abbia generato risultati soddisfacenti a causa dell’assenza di un sistema di mescolamento della scoria. Alcune zone dei campioni hanno infatti presentato la medesima struttura della scoria as-cast. Per favorire la reazione di formazione di allumino-calcio silicati stabili, e difficilmente attaccabili dall’acqua, è necessario un raffreddamento lento, che mantenga la scoria liquida il più possibile poiché la cinetica e la diffusione allo stato liquido è favorita rispetto alle reazioni allo stato solido. Un’opportuna modifica dell’impianto, che apporti un miglior isolamento termico, come ad esempio l’introduzione della paiola, può far conseguire i risultati sperati in termini di stabilità della scoria una volta trattata.