RISORSE ALTERNATIVE E MATERIE PRIME SECONDARIE

Obiettivi formativi

L’obiettivo generale dell’insegnamento è fornire le conoscenze di base relative alle operazioni utilizzate in processi produttivi per l’ottenimento di metalli da materie prime primarie con lo scopo di evidenziare limiti e possibilità applicative per il trattamento di materie prime secondarie (scarti e rifiuti). Descrittore di Dublino 1- Conoscenza e capacità di comprensione -Principi delle operazioni unitarie per il pre-trattamento fisico di materie prime primarie e secondarie. -Termodinamica di processi pirometallurgici per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. -Termodinamica di processi idrometallurgici per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. Tali obiettivi sono raggiunti mediante erogazione di lezioni frontali in aula Descrittore di Dublino 2 – Capacità applicative -Interpretazione di diagrammi termodinamici inerenti processi pirometallurgici, idrometallurgici ed elettrometallurgici come guida per lo sviluppo di nuovi processi anche nel trattamento di rifiuti -Rappresentare attraverso diagrammi di flusso i processi di recupero di metalli da materie prime e secondarie. -Formulare le equazioni di bilancio di materia e di energia che sono alla base della progettazione e del controllo di impianti pirometallurgici e idrometallurgici. Tali obiettivi sono raggiunti mediante esempi specifici ed esercitazioni dedicate in aula. Descrittore di Dublino 3– Autonomia di giudizio -Identificazione di potenziali materie prime secondarie per il recupero di metalli ed elaborazione di possibili schemi di processo. -Essere in grado di individuare e raccogliere informazioni aggiuntive su composizione e flussi di materia per valutare possibili strategie di recupero. -Elaborazione di schemi a blocchi e bilanci di materia per possibili processi piro, idro ed elettrometallurgici a partire da rifiuti e scarti. Tali obiettivi sono raggiunti mediante l’elaborazione in esercizi dedicati di schemi di processo originali per il recupero di metalli da materie prime secondarie e/o elaborazione di bilanci di materia sulla base di conoscenze di termodinamica pre-acquisite nella didattica frontale e nelle esercitazioni. Descrittore di Dublino 4 – Abilità nella comunicazione -Descrivere qualitativamente i processi che possono essere implementati per il recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie. -Saper spiegare a persone non esperte le nozioni di base della pirometallurgia e dell’idrometallurgia; -Saper presentare un elaborato o riassumere in maniera completa ma concisa i risultati raggiunti utilizzando correttamente il linguaggio tecnico e gli strumenti grafici tipici per gli schemi di processo (diagrammi a blocchi). Tali obiettivi sono raggiunti mediante esposizione in classe del materiale raccolto in gruppi inerente lo sviluppo di processi innovativi tesi alla valorizzazione di materie prime secondarie o la rappresentazione mediante schemi a blocchi di processi convenzionali e innovativi. Descrittore di Dublino 5 – Capacità di apprendere -Essere in grado di aggiornarsi o ampliare le proprie conoscenze attingendo in maniera autonoma a testi, articoli scientifici, sia in italiano che in inglese, mediante la consultazione delle principali banche dati disponibili in rete. -Avere le capacità di apprendimento che sono necessarie ai fini di un continuo aggiornamento nell'ambito dello sviluppo dei processi di recupero di metalli da materie prime primarie e secondarie.

Canale 1
FRANCESCA PAGNANELLI Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
Introduzione (2h): economia circolare e materie prime secondarie nella produzione dei metalli; rifiuti tecnologici (composizione merceologica e chimica, flussi e valore); direttiva europea su Rifiuti Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche (RAEE), e batterie e accumulatori; stato attuale del riciclo di rifiuti tecnologici Trattamenti preliminari (4h): operazioni di comminuzione (frantumazione e macinazione, schemi di funzionamento a ciclo chiuso e aperto); arricchimento: grado e recupero, classificazione, separazione per gravità, flottazione (principi di funzionamento, collettori e attivatori per solfuri e ossidi, effetto del pH, schemi di flottazione); separazioni magnetiche ed elettrostatiche; trattamenti preliminari per RAEE. Case study: pannelli fotovoltaici e batterie litio ione. Pirometallurgia (8h): matte smelting; reduction smelting: riduzione metallotermica e carbotermica (diagrammi di Ellingham e diagrammi in coordinate di Bouduard); fire refining; produzione ghisa e acciaio (altoforno, reazioni); produzione di rame e di zinco; processi pirometallurgici per materie prime secondarie e rifiuti tecnologici (RAEE e batterie). Idrometallurgia (10h): leaching (configurazioni reattoristiche, diagrammi di Pourbaix); bioleaching di oro e rame; purificazione e concentrazione delle liscivie (precipitazione e diagrammi di solubilità, scambio ionico, carbone attivo, estrazione con solvente); recupero dei prodotti (precipitazione, cementazione, cristallizzazione); processi idrometallurgici per materie prime secondarie (polveri fluorescenti, magneti, polveri elettrodiche). Esercitazioni al computer (36h): calcolo di riciclo e recupero per un rifiuto, calcolo del valore di un rifiuto, esercizi su previsione esaurimento riserve materie prime (metodo grafico e con risolutore in Excel), analisi economica preliminare di un processo (stima della potenzialità per utile positivo con metodo grafico e risolutore in Excel), separazioni per gravità (effetto dell’aggiunta della classificazione su grado e recupero di un’operazione di arricchimento per gravità), costruzione di diagrammi termodinamici di Ellingham mediante software e tabelle termodinamiche, costruzione dei diagrammi di Pourbaix mediante software dedicati per la simulazione degli equilibri in soluzione, costruzione di bilanci di materia in Excel per un case study su trattamenti preliminari RAEE, costruzione di bilanci di materia in Excel per un case study su processo idrometallurgico di polvere elettrodica.
Prerequisiti
Chimica Fisica I e Processi e impianti I o insegnamenti equivalenti come contenuti.
Testi di riferimento
Dispense fornite dal docente
Modalità insegnamento
La modalità di svolgimento include lezioni di didattica frontale, esercitazioni in classe con il computer e alla lavagna, lavori di gruppo per l’elaborazione di soluzioni specifiche (sviluppo di schemi a blocchi per il riciclo di rifiuti tecnologici innovativi, identificazione di materie prime secondarie per il reperimento di metalli critici) da presentare in classe.
Frequenza
In presenza e su piattaforma digitale (Eiduco)
Modalità di esame
Le modalità di valutazione includono esercitazioni scritte in itinere (facoltative) e una valutazione orale finale. La valutazione consente di verificare il raggiungimento degli obiettivi in termini di conoscenze acquisite (descrittore 1), competenze acquisite (descrittore 2), autonomia di giudizio (descrittore 3), abilità nella comunicazione (descrittore 4), capacità di apprendere (descrittore 5). Le valutazioni in itinere (in numero di 2) includono esercizi (sulla base di quanto svolto nelle esercitazioni in classe sia alla lavagna che al computer), domande a risposta multipla o aperta, elaborazione di schemi a blocchi inerenti processi che sono stati argomenti del corso, elaborazione di schemi di processo originali per il trattamento di scarti e rifiuti per il recupero di materie prime seconde sulla base delle conoscenze inerenti le operazioni di pretrattamento e separazione di tipo fisico e chimico e i relativi principi introdotti a lezione. Le prove in itinere si svolgono a metà corso e alla fine del corso. Le prove in itinere sono valutate in trentesimi e il voto finale è la media delle due prove in itinere. Lo studente che supera le prove scritte in itinere con un voto di almeno 18/30 può confermare il voto all’orale o sostenere un orale integrativo. In alternativa alle prove scritte in itinere lo studente può sostenere direttamente l’esame orale finale in cui si pongono domande inerenti gli argomenti affrontati nelle lezioni di didattica frontale, nelle esercitazioni in classe e nei lavori di gruppo assegnati dal docente. Per superare l’esame lo studente deve dimostrare sia nelle prove in itinere che all’orale di aver acquisito le conoscenze specifiche fornite nel corso e di saper utilizzare le competenze acquisite per lo svolgimento degli esercizi proposti. Sarà valutata la capacità di comunicazione e di linguaggio anche in relazione all'utilizzo di elaborazioni grafiche specifiche del settore (ad esempio la capacità di descrivere un processo mediante elaborazione di un diagrammi a blocchi). Infine sarà valutata la capacità di utilizzare tutto quanto appreso con senso critico rispetto a casi di studio originali proposti in fase di esame come nel corso delle lezioni e tesi a stimolare la valutazione di problematiche e la proposizione di soluzioni tecniche sulla base delle conoscenze acquisite nell'insegnamento. La valutazione è espressa in trentesimi con voto minimo 18/30 e voto massimo 30/30 con lode.
Bibliografia
Barry A. Wills James Finch, Wills' Mineral Processing Technology: An Introduction to the Practical Aspects of Ore Treatment and Mineral Recovery, Butterworth-Heinemann M. Shamsuddin Physical Chemistry of metallurgical processes, Wiley
Modalità di erogazione
La modalità di svolgimento include lezioni di didattica frontale, esercitazioni in classe con il computer e alla lavagna, lavori di gruppo per l’elaborazione di soluzioni specifiche (sviluppo di schemi a blocchi per il riciclo di rifiuti tecnologici innovativi, identificazione di materie prime secondarie per il reperimento di metalli critici) da presentare in classe.
  • Codice insegnamento10612107
  • Anno accademico2024/2025
  • CorsoChimica Industriale
  • CurriculumAmbiente Risorse Energia e Sicurezza (ARES)
  • Anno1º anno
  • Semestre1º semestre
  • SSDING-IND/26
  • CFU6
  • Ambito disciplinareAttività formative affini o integrative