Protocollo Tecnico 2004/01
Oggetto
Il presente Protocollo Tecnico ha per oggetto articoli, componenti di beni e beni di largo consumo (che per semplicità di esposizione verranno di seguito designati come “prodotti”) costituiti da una struttura metallica in ferro o acciaio al carbonio (per semplicità questi supporti verranno di seguito indicati solo come “acciaio”) sulla cui superficie sia stato depositato per via elettrochimica un rivestimento protettivo e/o decorativo costituito da uno strato di Nichel ricoperto da uno strato di Stagno-Cobalto ed eventualmente da uno strato di vernice protettiva cataforetica.
Il deposito elettrolitico sull’acciaio di uno strato di Nichel e di uno strato di finitura di Stagno-Cobalto è commercialmente noto come “Chromeless” ovvero “senza Cromo”. Questa denominazione sottolinea che il trattamento considerato è sostitutivo della cromatura.
Scopo di questo Protocollo Tecnico, sviluppato su iniziativa dei produttori di rivestimenti galvanici, è fornire indicazioni circa le possibilità di riciclo dei loro prodotti quando questi siano giunti al termine del loro ciclo di vita utile. Il protocollo si inserisce in un più ampio progetto complessivo che dovrebbe condurre, tramite successive fasi di ricerca, alla valutazione del ciclo di vita completo (Life Cycle Assessment) del prodotto con trattamento galvanico.
Riferimenti Normativi
Giunti al termine del loro ciclo di vita utile i prodotti con le caratteristiche sopra descritte sono classificabili tra i rifiuti urbani non pericolosi identificabili prevalentemente, ma non esclusivamente, con il codice 20, ovvero come “Rifiuti solidi urbani ed assimilabili da commercio, industria ed istituzioni inclusi i rifiuti della raccolta differenziata” e, più in particolare, con i codici 20 01 05 “Metallo” e 20 01 06 “altri tipi di metallo” conformemente all’Art. 7 e allegato A del DLeg. 22/1997. La Decisione della Commissione Europea 2001/118/CE (in GU L 047 del 16/02/2001), che ha aggiornato il Catalogo Europeo dei Rifiuti (CER), non ha modificato sostanzialmente la classificazione dei prodotti qui considerati ora identificati con il codice 20 01 40 “Metallo”. Spesso questi prodotti sono componenti di beni più complessi e come tali possono rientrare in altri codici di rifiuto, ad esempio nel codice 16.01 “veicoli fuori uso” (nuovo CER).
Le norme tecniche per il recupero di materia da queste tipologie di rifiuti sono contemplate nell’Allegato 1 al DM 5 febbraio 1998. Tra le diverse tipologie di rifiuti elencate, per ognuna delle quali vengono precisate provenienza, caratteristiche, attività di recupero e caratteristiche dei prodotti ottenuti, non sono citati esplicitamente quelli qui considerati. Per il recupero di ferro, di acciaio e ghisa, di metalli non ferrosi e loro leghe è previsto il trattamento diretto in impianti metallurgici [R4] oppure la “messa in riserva per la produzione di materie prime secondarie per l’industria metallurgica mediante selezione, trattamento a secco o ad umido per l’eliminazione di materiali e/o sostanze estranee etc. [R13]”.
In questo ambito normativo e in base al quadro delle conoscenze tecnologiche (lo stato dell’arte) emerso dall’esame della più recente produzione scientifica, la ricerca e la sperimentazione, alla base del presente Protocollo Tecnico, sono state indirizzate verso la messa a punto di un trattamento metallurgico diretto, cioè senza ricorso a nessun tipo di pre-trattamento, con lo scopo di ottenere una lega a base Ferro con i requisiti per la commercializzazione.
Stato dell’arte
Dato il tipo di supporto (acciaio) e di rivestimento (costituito essenzialmente da Nichel con tracce di Stagno e Cobalto), i problemi derivati dal metodo di fusione sono gli stessi già illustrati e discussi nel Protocollo Tecnico 2003/01. Per quanto riguarda i contaminanti, cioè quegli elementi che potrebbero provocare effetti indesiderati sulla lega finale, nel caso attuale sono rappresentati da Nichel, Stagno, Cobalto e vernice cataforetica.
La frazione di partizione di questi tre elementi tra fuso e scorie in condizioni di equilibrio, calcolata in base a principi termodinamici, è molto bassa e vale (a 1873 °K):
Cobalto: 4,79·10-5
Stagno: 6,07·10-6
Nichel: 3,72·10-5
Questo sta a significare che, almeno teoricamente, questi tre elementi rimangono nel fuso. Inoltre, i dati analitici disponibili, relativi alla composizione delle scorie e delle polveri emesse da fornaci ad arco elettrico, non rilevano la presenza di tracce significative di Nichel, di Stagno o di Cobalto.
Come già concluso nel Protocollo Tecnico 2003/01, la modalità di riciclo più adatta al presente scopo è la semplice fusione dei rifiuti con rivestimento superficiale di Nichel o di Nichel + Stagno + Cobalto e loro lavorazioni, senza separazione del rivestimento dal substrato, e successiva cottura di omogeneizzazione della lega ottenuta.
Ricerca e Sperimentazione
Ricerca e sperimentazione sono state eseguite su di una campionatura rappresentativa dei prodotti oggetto del presente protocollo messa a disposizione dalle aziende galvaniche interessate.
Le ricerche per la caratterizzazione dei rivestimenti galvanici eseguite (di cui alcuni rapporti tecnici rappresentativi sono allegati al Protocollo) hanno permesso di ricavare i seguenti parametri caratteristici:
Ø spessore medio: 40 micron;
Ø composizione: Nichel + Stagno + Cobalto;
Ø contaminanti superficiali (cioè altri elementi presenti entro i primi 10 nm di spessore del rivestimento): Na < 2%, Si < 3%, Cl < 1%, S < 4%, P < 2,5%, Ca < 4%, Cr < 3%;
Ø sulla superficie si è riscontrata anche la presenza di Ossigeno e Carbonio, le loro concentrazioni entro i primi 5 nm sono abbastanza elevate ma riconducibili alla contaminazione atmosferica;
Ø contaminanti all’interno del rivestimento: Ossigeno 0 – 5%;
Ø il rivestimento di Stagno + Cobalto presenta uno spessore inferiore a 100 nm.
Dalla sperimentazione effettuata fondendo in un’unica colata i prodotti campionati è stata ottenuta una lega di acciaio con le seguenti caratteristiche:
Ø composizione (dati in peso percentuale):
|
C |
0,012 |
|
Si |
0,041 |
|
Mn |
0,31 |
|
P |
0,010 |
|
S |
0,013 |
|
Cr |
0,19 |
|
Mo |
0,002 |
|
Ni |
1,55 |
|
Cu |
0,080 |
|
Sn |
0,003 |
|
Co |
<0,001 |
|
Al |
0,004 |
|
Pb |
<0,001 |
|
Ti |
0,001 |
|
Zn |
0,006 |
Ø carico di rottura: Rm = 384 MPa;
Ø carico di snervamento: Rp0.2% = 273 MPa;
Ø allungamento: A = 13,4%
(carico di rottura, snervamento e allungamento a temperatura ambiente secondo norma UNI EN 10002-1/92)
Ø prova di piega Bend Test: 180° con esito positivo (secondo norma UNI 564-60);
Ø prova di resilienza Impact Test: media = 19 J (a temperatura ambiente secondo norma UNI EN 10045-1/92 UNI 4714/69)
Ø prova di durezza Brinell: 125 HBW (carico pari a 187,5 kg, penetratore a sfera 2,5 mm; prova eseguita secondo norma UNI EN ISO 6506/1-2001)
I risultati ottenuti dall’analisi chimica della lega implicano che il fuso abbia le caratteristiche di un acciaio del tipo 10NiCr6 (mold steel P6).
Conclusioni
I risultati della ricerca e sperimentazione portano alla conclusione che i rifiuti in acciaio trattati per via elettrochimica sulla cui superficie sia stato depositato un rivestimento protettivo e/o decorativo costituito da uno strato di Nichel ricoperto da uno strato di Stagno – Cobalto (chiamato “Chromeless”), e eventualmente da uno strato di vernice protettiva cataforetica, avente spessore medio complessivo di 40 micron, possono essere riciclati mediante fusione, senza separazione chimica o meccanica del rivestimento, e danno luogo ad acciai del tipo 10NiCr6 (mold steel P6).
Si suggerisce, quindi, che questo tipo di rifiuti metallici sia riciclato durante la fase di preparazione degli acciai del tipo 10NiCr6 (mold steel P6). La percentuale in peso di questi rifiuti aggiunta durante la fase di fusione non deve essere superiore al 30% del peso totale.
Verifica di conformità
I requisiti cui devono rispondere i prodotti di un’azienda galvanica al fine della concessione del marchio “Infinitely Recyclable” conformemente al presente Protocollo Tecnico 2004 / 03 sono:
1. il substrato deve essere esclusivamente Ferro o acciaio al Carbonio e il rivestimento deve essere costituito esclusivamente da uno strato di Nichel ricoperto da uno strato di Stagno - Cobalto più un’eventuale vernice cataforetica;
2. il rivestimento galvanico superficiale deve avere uno spessore medio complessivo non superiore a 40 micron;
3. il rivestimento di Stagno - Cobalto deve avere uno spessore medio inferiore a 100 nm;
4. nel substrato e nel rivestimento non devono essere presenti elementi o sostanze riconosciute pericolose secondo quanto riportato nell’elenco europeo delle sostanze pericolose.