Tecnologie di idrometallurgia per il riciclo di metalli ad elevato valore aggiunto
l termine “idrometallurgia” comprende l'insieme delle tecniche chimiche e chimico-fisiche di trattamento in fase liquida di residui provenienti da lavorazioni industriali o di reflui di varia natura, mirate al recupero dei metalli in essi presenti. Tali tecnologie trovano campo di applicazione con enormi potenzialità di espansione ad esempio nel recupero di materiali critici (terre rare, metalli preziosi ecc.) da RAEE.
A scopo semplificativo può essere distinta in due diversi momenti:
- dissoluzione del solido, detta leaching (liscivazione), che consiste nel processo di estrazione solido/liquido che avviene facendo reagire il solido da trattare con un’opportuna soluzione capace di dissolvere alcuni (o tutti) i componenti e renderli stabili nella soluzione stessa.
- separazione e purificazione del metallo: dal processo di lisciviazione si ricava una soluzione contenente ioni metallici e molte altre impurezze: può essere necessario trattare in maniera opportuna tale soluzione (ad esempio tramite una filtrazione per rimuovere eventuali solidi sospesi o variando alcuni parametri operativi quali la temperatura o il pH della soluzione stessa) prima di procedere alle fasi successive del recupero del metallo.
Le operazioni di recupero e purificazione possono essere completate tramite operazioni di:
- precipitazione/cristallizzazione;
- scambio ionico;
- estrazione con solvente;
- elettrodeposizione.
In particolare l'estrazione con solvente, o estrazione liquido-liquido, è un processo mediante il quale una sostanza (nel nostro caso lo ione metallico) è trasferita da una fase liquida ad un'altra con essa immiscibile. Solitamente le due fasi sono rispettivamente acquosa e organica. Per realizzare questa operazione viene utilizzato un
estraente, cioè una molecola avente proprietà complessanti che, reagendo secondo vari meccanismi con una sostanza disciolta nella fase acquosa, è in grado di estrarla. Di solito, per migliorare le proprietà chimico-fisiche dell'estraente, esso viene disciolto in un diluente che, in genere, non ha proprietà estrattive. Il
diluente, insieme all'estraente, costituisce la cosiddetta fase
organica.
La soluzione acquosa sottoposta all'estrazione di uno o più soluti costituisce il
raffinato, mentre la fase organica caricata con il soluto dopo l'estrazione si chiama
estratto.
Le peculiarità di questa tecnica estrattiva sono:
- l’alta selettività che permette quindi la separazione di metalli con proprietà molto simili;
- possibilità di trattare scarti e residui industriali;
- elevati fattori di separazione che consentono di ottenere prodotti con un grado di purezza estremamente elevato;
- impiantistica semplice, flessibile e facilmente automatizzabile;
- impianti con impatto ambientale contenuto (i solventi sono continuamente riciclati e si opera prevalentemente a temperatura ambiente);
- basso consumo energetico;
- possibilità di trattare matrici contenenti basse concentrazioni di metalli per i costi di processo contenuti.
Quale esempio di applicazione di tecniche idrometallurgiche, qui di seguito (figura 2) viene illustrato un caso recentemente studiato da ENEA [8], nell’ambito della problematica riguardante i cosiddetti “materiali critici”: il recupero del cobalto e manganese contenuto nei catalizzatori esausti provenienti dalla sintesi industriale dell’anidride trimellitica (un plastificante).
