ITMI20121955A1 - Procedimento per il recupero di scarti di produzione e/o di lavorazione di manufatti termoisolanti - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO PER IL RECUPERO DI SCARTI DI PRODUZIONE E/O DI LAVORAZIONE DI MANUFATTI TERMOISOLANTI

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce, in generale, al campo tecnico del recupero degli scarti industriali e concerne, in particolare, un procedimento di nuova concezione che consente di recuperare, in modo semplice ed efficace, gli scarti di materiale derivanti dalla produzione e lavorazione di manufatti termoisolanti, al fine di poterli riutilizzare come materia prima secondaria oppure come additivi o riempitivi, per produrre nuovi prodotti.

Stato della tecnica

Nella produzione e lavorazione di manufatti termoisolanti si produce, inevitabilmente, una grande quantità di materiale di scarto che, non avendo altri utilizzi pratici, viene attualmente considerato rifiuto industriale e viene eliminato con elevati costi di smaltimento. Questo problema si presenta, con particolare evidenza, nella produzione e nella lavorazione di manufatti termoisolanti che contengono materiali a base di aerogel, ad esempio aerogel di silice, di carbonio o di allumina.

Com’à ̈ noto, nei manufatti termoisolanti del tipo anzidetto, il materiale aerogel à ̈ unito ad un supporto di fibre sintetiche e/o inorganiche che ne assicura flessibilità e resistenza. Durante le fasi di produzione e di lavorazione di questi manufatti, si producono scarti di fibre e di aerogel che richiedono particolari procedure di raccolta e di smaltimento. Il recupero di questo materiale di scarto non solo ridurrebbe i costi di smaltimento, ma consentirebbe anche di rendere disponibile per produrre nuovi manufatti termoisolanti della materia prima che, diversamente, sarebbe costosa da produrre ed ottenere.

Lo scopo primario della presente invenzione consiste, dunque, nel recupero degli scarti di fibre rinforzanti utilizzate e di materiale aerogel adoperato nei manufatti termoisolanti del tipo summenzionato, al fine di poterli riutilizzare come materia prima secondaria oppure come additivi o riempitivi, per produrre nuovi prodotti finiti o semilavorati termoisolanti.

Sommario dell’invenzione

Lo scopo che si prefigge la presente invenzione viene raggiunto con un procedimento per il recupero di scarti di materiale formati da cascami, di svariate forme e dimensioni, costituiti da fibre sintetiche e/o inorganiche contenenti particelle di materiale aerogel, caratterizzato dal fatto che comprende:

- una prima fase di frammentazione degli scarti di materiale, al fine di ridurre detti scarti di materiale in una massa incoerente di fibre contenenti particelle di materiale aerogel,

- una seconda fase di separazione delle particelle di materiale aerogel e di classificazione delle fibre, al fine di separare le particelle di materiale aerogel dalle fibre e di classificare le fibre in base alla loro lunghezza, e

- una terza fase di classificazione delle particelle di materiale aerogel, al fine di classificare le particelle di materiale aerogel in base ad una loro lunghezza caratteristica.

Breve descrizione dei disegni

L’invenzione verrà ora descritta più dettagliatamente con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferita, illustrata a titolo solamente esemplificativo, e non limitativo, nei disegni allegati, in cui:

la Figura 1 illustra schematicamente la prima e la seconda fase del procedimento secondo l’invenzione,

la Figura 2 illustra schematicamente la terza fase del procedimento dell’invenzione, e

la Figura 3 à ̈ un diagramma che illustra schematicamente i modi in cui i materiali recuperati col procedimento dell’invenzione possono essere combinati tra di loro per ottenere nuovi prodotti.

Forma di realizzazione preferita dell’invenzione

Come menzionato precedentemente con riguardo al campo tecnico in cui si colloca la presente invenzione, il procedimento qui descritto à ̈ volto principalmente al recupero degli scarti di materiale derivanti dalla produzione e dalla lavorazione dei manufatti termoisolanti contenenti materiali aerogel. Si deve notare, tuttavia, che il procedimento può essere applicato, senza modifiche, anche per recuperare gli scarti di materiale che si ottengono dalle operazioni di smantellamento o di demolizione di manufatti termoisolanti contenenti materiali aerogel installati in fabbricati o in impianti civili ed industriali, o in parti di essi.

Infatti, il materiale di scarto che viene trattato dal procedimento à ̈ sostanzialmente lo stesso in entrambe le applicazioni anzidette, e cioà ̈ à ̈ costituito, in genere, da cascami, frammenti o residui, di svariate forme e dimensioni, formati da fibre sintetiche e/o inorganiche contenenti particelle di materiale aerogel. Più in particolare, la composizione di questi materiali di scarto può includere, ad esempio, fibre di polimero e/o di copolimero, fibre di vetro, di carbonio e/o di lana di roccia e particelle di ossidi di metalli e/o di metalloidi.

Il procedimento secondo l’invenzione per recuperare questo tipo di materiale di scarto si articola essenzialmente in tre fasi, così definite e caratterizzate.

Fase I

Frammentazione del materiale di scarto

Nella fase di frammentazione, illustrata nella Figura 1 dei disegni, il materiale di scarto, dopo un’eventuale cernita preliminare effettuata manualmente o con l’ausilio di mezzi di tipo noto nella tecnica, viene ridotto in una massa incoerente di fibre di varia lunghezza, più o meno aggrovigliate, contenenti particelle di materiale aerogel.

La lunghezza delle fibre può variare, in generale, da 3 a 50 mm, mentre la lunghezza caratteristica delle particelle di materiale aerogel à ̈ compresa tipicamente tra 1 e 150 µm per le particelle più piccole, e superiore a 150 µm per le particelle più grandi.

La frammentazione del materiale di scarto può essere effettuata mediante frammentatori, trituratori, sminuzzatori o apparecchi simili, di tipo noto nella tecnica, funzionanti ad esempio mediante alberi, rulli oppure dischi rotanti, per ridurre in frammenti il materiale di scarto. Nella Figura 1 dei disegni à ̈ illustrata schematicamente una forma di realizzazione esemplificativa di un apparecchio di questo genere, indicato nel complesso con 10. Poiché questi apparecchi sono generalmente noti ad una persona esperta del settore, non si ritiene necessario descriverne più in dettaglio la forma costruttiva, restando inteso che essa potrà variare da quella qui illustrata in base allo sviluppo tecnologico del settore di tali apparecchi.

Fase II

Separazione delle particelle di materiale aerogel e

classificazione delle fibre

Alla fase di frammentazione segue una fase di separazione e di classificazione avente lo scopo di separare le particelle di materiale aerogel dalle fibre e di classificare le fibre in base alla loro lunghezza caratteristica. Questa fase può essere effettuata mediante dispositivi meccanici oppure elettrostatici di tipo noto nella tecnica, oppure mediante una loro combinazione in una sequenza operativa definita.

Una forma di realizzazione preferita di questi dispositivi à ̈ indicata nel complesso con 20 nella Figura 1 dei disegni.

Nella Figura 1 dei disegni si può vedere che dal prodotto ottenuto dalla fase di frammentazione vengono dapprima separate le fibre lunghe, mediante una coppia di spazzole 21 a rullo controrotanti disposte all’uscita dell’apparecchio di frammentazione 10. Queste spazzole 21 catturano le fibre lunghe e le dirigono verso trasportatori a nastro 22 i quali sono formati da un nastro di tappeto dotato di mezzi d’aggancio, ad esempio punte, denti o ganci, disposti sulla sua superficie esterna, destinati ad agganciare ed a staccare le fibre lunghe dalle spazzole 21. In alternativa ai mezzi d’aggancio sopra descritti, possono essere utilizzati mezzi adesivi o mezzi aspiranti per staccare le fibre lunghe dalle spazzole 21. Le fibre lunghe che vengono così agganciate dal nastro di tappeto sono successivamente trasportate verso un contenitore 23 di raccolta delle fibre, ove un’apposita spazzola 24 a rullo rimuove le fibre dal nastro di tappeto e le convoglia verso il predetto contenitore 23 di raccolta. Le fibre ottenute in questo modo formano una prima parte di fibre, indicata con A, aventi una lunghezza di fibre all’incirca maggiore di 30 mm. Queste fibre, che contengono ancora delle particelle di materiale aerogel, possono essere riutilizzate tal quali, come materia prima secondaria, per produrre manufatti termoisolanti, oppure possono essere sottoposte ad una successiva fase di separazione elettrostatica, al fine di separare le fibre dalle particelle di materiale aerogel, ottenendo così, in aggiunta alle fibre, anche una frazione di polvere di materiale aerogel riutilizzabile come materia prima secondaria. In una forma di realizzazione alternativa, la fase di separazione elettrostatica potrebbe anche precedere la fase di separazione meccanica, in modo da separare anche una parte di fibre corte e medie aventi una lunghezza di fibra inferiore all’incirca a 30 mm. Tuttavia, questa ed altre possibili forme di realizzazione alternative che prevedono una differente sequenza di operazioni di separazione meccanica ed elettrostatica non verranno qui descritte ulteriormente, essendo evidente che si tratta di varianti alla portata di una persona esperta del mestiere.

Con riferimento ancora alla forma di realizzazione di Figura 1 dei disegni, in essa si può osservare che il materiale che non viene catturato dalle spazzole a rullo controrotanti, costituito essenzialmente da fibre corte e medie contenenti particelle di materiale aerogel, viene alimentato per gravità ad una tramoggia 25 collocata al disotto delle spazzole 21. La tramoggia 25 può essere munita di un dispositivo vibrante per facilitare il deflusso del materiale e può essere del tipo a secco oppure del tipo operante con aggiunta di acqua. L’uso di una tramoggia del tipo ad acqua può essere conveniente per separare una parte delle particelle di materiale aerogel dalle fibre. Infatti, poiché le particelle di materiale aerogel sono idrofobe ed hanno una densità inferiore a quella dell’acqua, esse non solubilizzano e galleggiano sulla superficie dell’acqua, potendo così essere raccolte facilmente, ad esempio, mediante apposite palette o aspiratori.

Il prodotto in uscita dalla tramoggia cade su un setaccio 26 oscillante inclinato che trattiene le fibre corte e medie e fa passare le particelle di materiale aerogel. Le particelle di materiale aerogel che passano attraverso il setaccio vengono raccolte in un collettore sul fondo del setaccio 26 e da qui vengono aspirate attraverso un’apertura 27 e convogliate ad un dispositivo di trattamento che verrà descritto successivamente. Le fibre corte e medie, trattenute dal setaccio, vengono invece dirette ad un trasportatore a nastro 28 che le alimenta ad un separatore elettrostatico 29 dove le fibre corte e medie vengono separate dalle particelle residue di materiale aerogel. Le fibre corte e medie separate in questo modo formano una seconda parte di fibre di lunghezza inferiore a circa 30 mm. Anche questa seconda parte di fibre sintetiche, indicata con B nella Figura 2, costituisce una materia prima secondaria che può avere ulteriori impieghi per produrre manufatti termoisolanti.

Le particelle di materiale aerogel ottenute dalla separazione elettrostatica e meccanica, indicate in Figura 2 con C e, rispettivamente, D vengono sottoposte ad una fase di classificazione descritta qui di seguito.

Fase III

Classificazione delle particelle di materiale aerogel

Il procedimento dell’invenzione prevede, come fase finale, la classificazione delle particelle di materiale aerogel in base al valore della loro lunghezza caratteristica. La fase di classificazione delle particelle di materiale aerogel à ̈ differente per la frazione di particelle ottenuta dalla separazione elettrostatica (frazione C) e per quella ottenuta dalla separazione meccanica (frazione D).

Per la frazione C di particelle di materiale aerogel ottenuta dalla separazione elettrostatica, la fase di classificazione, come si può vedere nella Figura 2 dei disegni, prevede l’introduzione di questa frazione di particelle di materiale aerogel all’interno di una vasca 30 contenente acqua pura oppure preparata con opportune sostanze chimiche, ad esempio agenti flottanti, allo scopo di migliorare la flottazione delle particelle di materiale aerogel. Vantaggiosamente, l’acqua nella vasca 30 può essere mantenuta in movimento mediante mezzi agitatori oppure mediante ultrasuoni, insufflatori di aria, o qualunque altro mezzo atto a consentire una più facile migrazione delle particelle di materiale aerogel sulla superficie dell’acqua. All’estremità della vasca 30 opposta a quella ove vengono introdotte le particelle di materiale aerogel à ̈ collocato un aspiratore 31 avente lo scopo di aspirare una parte delle particelle di materiale aerogel che galleggiano sulla superficie dell’acqua. Le particelle di materiale aerogel aspirate vengono intercettate da un apposito filtro 32 inserito nel condotto di scarico dell’aspiratore. Questa parte di particelle di materiale aerogel che si raccoglie nel filtro, indicata con C1, forma una polvere di materiale aerogel che à ̈ utilizzabile come materia prima secondaria per produrre manufatti termoisolanti. Le particelle di materiale aerogel che formano la frazione C1 hanno una lunghezza caratteristica compresa all’incirca tra 100 e 150 µm.

La rimanente parte di particelle di materiale aerogel, che non viene aspirata e rimane a galleggiare sulla superficie dell’acqua, viene trasportata con l’acqua verso uno sfioratore 33 ove un raschiatore, ad esempio una paletta, un coltello o un altro organo simile, à ̈ disposto in modo da allontanare dalla superficie dell’acqua le particelle di materiale aerogel trasportate dalla corrente d’acqua mentre questa defluisce verso il basso. Le particelle di materiale aerogel che così vengono raccolte dal raschiatore cadono per gravità in un contenitore 34 formando una polvere di materiale aerogel, indicata con C2, che à ̈ utilizzabile anch’essa come materia prima secondaria per produrre manufatti termoisolanti. Le particelle di materiale aerogel che formano la frazione C2 hanno una lunghezza caratteristica compresa all’incirca tra 50 e 100 µm.

L’acqua che supera lo sfioratore e defluisce verso il basso può essere fatta ritornare nella vasca 30 mediante appositi ricircolatori oppure può essere inviata ad un impianto di scarico. In quest’ultimo caso, prima di essere smaltita nell’impianto di scarico, l’acqua può essere fatta passare attraverso un filtro a pressa 35, al fine di separare un’eventuale parte residua di particelle di materiale aerogel, indicata con C3. Le particelle di materiale aerogel che formano la frazione C3 hanno una lunghezza caratteristica compresa all’incirca tra 1 e 50 µm.

Per la frazione D di particelle di materiale aerogel ottenuta dalla separazione meccanica, il procedimento dell’invenzione, come si può vedere nella Figura 4 dei disegni, prevede che questa frazione di particelle di materiale aerogel che si trova nel collettore sul fondo del settaccio 26 venga aspirata e convogliata ad un ciclone separatore 36. Il ciclone separa dalla corrente d’aria le particelle di materiale aerogel con lunghezza caratteristica superiore a 100 µm, che vengono così raccolte sul fondo dell’apparecchio e formano la frazione D2. Le particelle di materiale aerogel con lunghezza caratteristica uguale o inferiore a 100 µm vengono convogliate con la corrente d’aria attraverso il condotto di scarico superiore dell’apparecchio e formano la frazione D1.

Il ciclone separatore 36 può essere del tipo a secco oppure a umido. Nel caso di un ciclone separatore a umido, il liquido di processo contenente le particelle di materiale aerogel con lunghezza caratteristica compresa tra 1 e 50 µm subisce un trattamento di purificazione in un depuratore 37, al fine di separare le particelle di materiale aerogel dal liquido, prima che questo venga inviato all’impianto di scarico. La frazione di particelle di materiale aerogel separata nel depuratore 37 à ̈ indicata con D3 nella Figura 2 dei disegni.

Nel diagramma di Figura 3 dei disegni sono illustrate schematicamente le modalità con cui i diversi materiali recuperati attraverso il procedimento dell’invenzione (fibre A e B e particelle di materiale aerogel C1, C2, C3 e D1, D2, D3) possono essere combinati tra di loro, al fine di ottenere della materia prima secondaria utilizzabile per produrre nuovi manufatti termoisolanti a base di aerogel. Nella Figura 3 si può vedere, ad esempio, che le fibre A possono essere combinate con una delle frazioni D1, D2 o D3 di particelle di materiale aerogel, e successivamente possono essere aggiunte fibre B, insieme con una delle frazioni C1, C2 o C3 di particelle di materiale aerogel. Come si può facilmente comprendere, poiché sono molteplici le combinazioni che si possono effettuare partendo dai materiali recuperati, la materia prima secondaria che così si ottiene presenta caratteristiche differenti che si possono scegliere in base agli scopi finali del prodotto termoisolante da produrre.

Da quanto sopra esposto, si può comprendere come l’invenzione raggiunga lo scopo prefisso di consentire il recupero degli scarti di fibre rinforzanti utilizzate e di materiale aerogel adoperato nei manufatti termoisolanti a base di materiale aerogel, al fine di poterli riutilizzare come materia prima secondaria per produrre nuovi prodotti finiti o semilavorati termoisolanti. Benché l’invenzione sia stata descritta ed illustrata con riferimento ad una forma di realizzazione preferita, à ̈ chiaro che una persona esperta del settore potrà apportare ad essa varie modifiche ed aggiunte, senza per questo uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il recupero di scarti di materiale formati da cascami, di svariate forme e dimensioni, costituiti da fibre sintetiche e/o inorganiche contenenti particelle di materiale aerogel, caratterizzato dal fatto che comprende: - una prima fase di frammentazione degli scarti di materiale, al fine di ridurre detti scarti di materiale in una massa incoerente di fibre contenenti particelle di materiale aerogel, - una seconda fase di separazione delle particelle di materiale aerogel e di classificazione delle fibre, al fine di separare le particelle di materiale aerogel dalle fibre e di classificare le fibre in base alla loro lunghezza, e - una terza fase di classificazione delle particelle di materiale aerogel, al fine di classificare le particelle di materiale aerogel in base ad una loro lunghezza caratteristica.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase di frammentazione del materiale di scarto à ̈ effettuata mediante apparecchi frammentatori dotati di alberi, rulli oppure dischi rotanti atti a ridurre in frammenti il materiale di scarto.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase di separazione delle particelle di materiale aerogel e di classificazione delle fibre à ̈ effettuata mediante dispositivi di separazione meccanici oppure elettrostatici, oppure mediante una loro combinazione in una sequenza definita.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la fase di classificazione delle particelle di materiale aerogel à ̈ effettuata mediante la flottazione in un mezzo liquido e la successiva separazione da detto mezzo liquido mediante dispositivi raschiatori e/o mezzi aspiratori.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto mezzo liquido di flottazione à ̈ acqua pura oppure acqua contenente agenti flottanti.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la classificazione delle particelle di materiale aerogel à ̈ effettuata mediante un’azione centrifuga.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che l’azione centrifuga à ̈ prodotta mediante un ciclone separatore.