OSSIDI DI FERRO E TITANIO; () Ing. Angelo Bosu; () Ing. Pierpaolo Pinna; () Dott. E. Fiorelli - Maffei Sarda Silicati S.p.A.

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1 LA FLOTTAZIONE DEL FELDSPATO SODICO DI ORANI PER LA PRODUZIONE DI MATERIE PRIME A BASSO TENORE IN OSSIDI DI FERRO E TITANIO; (*) Ing. Angelo Bosu; (**) Ing. Pierpaolo Pinna; (***) Dott. E. Fiorelli - Maffei Sarda Silicati S.p.A.; Introduzione Maffei Sarda Silicati S.p.A., primaria industria mineraria operante nel settore dei minerali industriali, nasce il primo aprile 2009, grazie alla fusione delle due più importanti realtà minerarie presenti in Sardegna: Maffei Sarda S.r.l. e la Sarda Silicati S.r.l., controllate all allora Gruppo Minerali S.p.A. oggi Minerali Industriali S.r.l.. Oltre a Maffei Sarda Silicati attualmente la Minerali Industriali S.r.l. controlla, società minerarie in Tunisia, in Egitto, in Scozia, in Brasile, in Colombia, in Guatemala, in Messico, in Repubblica Ceca ed in Bulgaria. Ha due partecipazioni di minoranza nelle società portuali Sea Gull di Oristano e Tco di Livorno. La vocazione tecnologica aziendale da priorità ad obiettivi connessi a una produzione pregiata: sabbie feldspatiche per vetro bianco e cristallino, feldspati per vetreria e ceramica, argille caolinitiche per ceramica. In particolare il minerale feldspatico prodotto viene destinato all'industria ceramica delle piastrelle (grés porcellanato e monocottura) presso i comparti ceramici di Sassuolo (Italia) e Castellon della Plana (Spagna), e per la produzione di sanitari presso il comparto di Civita Castellana. Il prodotto mercantile commercializzato proviene da diversi siti produttivi attivi nel centro-nord Sardegna: nell area di Orani ed Ottana e presso Buddusò sono presenti giacimenti di feldspato sodico (albitite); nell area di Ossi-Florinas in provincia di Sassari sono presenti i giacimenti di sabbie silicee. In coerenza con gli obiettivi strategici di Minerali Industriali, Maffei Sarda Silicati opera costantemente nel rispetto della tutela della salute dei lavoratori e della loro sicurezza nei luoghi di lavoro, e nel rispetto per l ambiente ed il miglioramento continuo della sua protezione. Maffei Sarda Silicati si impegna a rendere sostenibile lo sviluppo delle proprie attività sulla base di una chiara ed etica politica ambientale e sociale a tutela delle generazioni future, contribuendo con le proprie risorse professionali, tecnologiche e finanziarie al miglioramento della qualità della vita delle comunità in cui opera. Ci guida l idea di lasciare ai nostri figli un mondo un po migliore di quanto lo abbiamo trovato (Robert Baden-Powell) La concreta realizzazione di questi principi si è realizza anche attraverso il mantenimento e la certificazione del Sistema di Gestione Ambiente e Sicurezza in conformità ai requisiti prescritti dalla norma UNI EN ISO 14001:2004 e dello standard BS OHSAS 18001:2007, e del sistema di gestione della qualità secondo la norma UNI EN ISO 9001:2000. La certificazione dei tre sistemi di gestione è stata raggiunta presso i siti di Orani ed Ottana, giungendo così all ambito riconoscimento del certificato di eccellenza, ed é in avanzato corso di implementazione presso il sito di Florinas. (*) Direttore dei lavori della concessione mineraria Monte Cuccureddu Orani. (**) Direttore dei lavori della concessione mineraria Monte Mamas Florinas. (***) Dirigente e coordinatore attività estrattive in Sardegna.

2 Scopo del progetto. La necessità sia di consolidare che di conquistare, laddove possibile, nuove fasce di mercato, nel settore della ceramica che diventa giorno dopo giorno sempre più competitivo complicato, ha spinto la direzione aziendale a studiare nuovi prodotti sfruttando le potenzialità dei propri siti produttivi e le sinergie venutesi a creare in seguito alla fusione societaria descritta precedentemente. A tal proposito ci si è concentrati sul mercato dei feldspati flottati, per i quali si stima, solamente in Italia, un consumo nel corrente anno, pari a t. Attualmente sono presenti sul mercato due differenti tipologie di feldspati flottati: a) Feldspato Flottato standard : a. Fe2O3 + TiO2: max 0,10 %; b. Na2O: min 10 %; c. Umidità: max 9 %; b) Feldspato Flottato superwhite : a. Fe2O3 + TiO2: max 0,05 %; b. Na2O: min 10 %; c. Umidità: max 6 %; La possibilità di sfruttare il giacimento di feldspato sodico presente presso la concessione mineraria di Monte Cuccureddu ad Orani, congiuntamente alla possibilità di impiego di un moderno impianto di flottazione presente presso lo stabilimento di Florinas, ha creato le premesse per studiare, progettare, e realizzare un feldspato flottato che potesse entrare in concorrenza con i prodotti sopra descritti, provenienti dalla Turchia. Il minerale individuato per gli scopi sopra descritti è un feldspato di natura prettamente sodica proveniente dalla concessione mineraria di Monte Cuccureddu, attualmente commercializzato sotto forma di granella 0-6 mm, denominato Feldspato S30, la cui scheda tecnica di produzione è descritta nella tabella seguente. Scheda tecnica di produzione Feldspato S30 Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO TiO2 Fe2O3 Tot. 9,00 0,35 18,00 68,00 0,30 2,70 0,22 0,24 98,81 Tab. 1 Descrizione del processo. Dal cantiere denominato Cavetta della concessione mineraria Monte Cuccureddu, viene estratta la tipologia di minerale S30 per poi essere destinata all alimentazione dell impianto di trattamento. Ai fini del conseguimento di un prodotto di qualità è molto importante inviare all impianto un tout venant già ben miscelato ed omogeneizzato, in modo tale che i 5 elementi chimici più importanti non varino eccessivamente: Na, Ca, Mg, Fe, Ti. I primi tre influenzano la fusibilità, mentre gli ultimi due influenzano il colore. Presso l impianto di Orani il minerale subisce un processo di frantumazione, classificazione e lavaggio. Il TV scaricato all interno della tramoggia di alimentazione di un frantoio primario subisce un primo stadio di frantumazione vedendo ridotta la sua pezzatura da mm a 6; -120 mm. Prima di essere inviato ai successivi stadi di frantumazione il minerale viene sottoposto ad un lavaggio che permette l eliminazione di tutta la frazione fine, potenzialmente portatrice di elementi inquinanti. Successivamente il minerale è avviato ai successivi stadi di frantumazione ove avviene la fase finale del trattamento e dà luogo ad un mercantile costituito da una granella avente granulometria 0 6 mm. Pag. 2 di 5

3 L impianto di trattamento presente presso l unità di Orani ha una potenzialità intorno alle t/a. Nella figura seguente si può osservare lo schema di flusso del processo. Fig. 1 Pag. 3 di 5

4 A questo punto il prodotto viene trasferito presso l impianto di Ossi dove subisce una successiva fase di macinazione preliminare alla flottazione finale. All arrivo presso lo stabilimento il materiale viene stoccato in box dedicati ed avviato al processo di trattamento. Alimentato tramite pala gommata in tramoggia il materiale viene macinato all interno di un mulino tubolare con carica macinante costituita da ciottoli in selce, operante in circuito chiuso a 0,4 mm. La dimensione a 0,4 mm rappresenta il grado di liberazione ideale ed è stato determinato tramite prove sperimentali di laboratorio ed industriali. Il passante sotto 0,4 mm costituisce l alimentazione fresca al reparto di flottazione mentre il trattenuto rappresenta il carico circolante che viene rialimentato al mulino. In testa al reparto di flottazione il materiale subisce una slimatura tramite idrociclone per l eliminazione delle frazioni sotto i 0,075 mm che andrebbero ad influire negativamente sull efficienza del processo. La frazione 0,075 0,4 mm costituisce l alimentazione al reparto di flottazione. Il materiale previo condizionamento con l aggiunta dei reagenti (soda e resinolina) viene inviato al primo banco costituito da 4 celle tipo Denver free flow da 6 m 3, che opera una prima sgrossatura. Il processo avviene in ambiente basico (ph 8,9). La soda oltre che svolgere la funzione di modulazione del ph ha la funzione di rendere idrosolubile la resinolina. La resinolina è un additivo composto principalmente da colofonia, una resina vegetale ottenuta come residuo della distillazione delle resine di conifere. E un acido grasso che in ambiente alcalino diventa un sapone generando schiuma. E completamente biodegradabile ed esplica la sua funzione rendendo idrofobiche le particelle di minerali pesanti che emergono con le schiume di processo. Contrariamente a quanto avveniva in passato generalmente nell industria (la flottazione delle miche nei feldspati avveniva in ambiente acido con l impiego di acido solforico altamente inquinante) la lavorazione con resinolina presenta indubbi vantaggi economici ma soprattutto di natura ambientale. I minerali pesanti emergono con le schiume di flottazione e vengono messi a dimora in un bacino. Sono poi venduti come normale sabbia da edilizia. Il fondo cella del primo banco viene nuovamente condizionato e subisce il processo di finitura in un secondo banco di celle, delle medesime caratteristiche del primo. All uscita del secondo banco il materiale viene addensato e vibro sgocciolato andando a costituire il prodotto finito con le stesse caratteristiche chimiche della materia prima di partenza ma con tenore in ossido di ferro pari a 0,05 % e in ossido di titanio pari a 0,03 %. Il contenuto di sodio resta pressoché inalterato rispetto alle caratteristiche del materiale in alimentazione. Si riporta di seguito lo schema di flusso del processo. Fig. 2. Pag. 4 di 5

5 Risultati ottenuti e conclusioni. Il processo così come descritto ha dato luogo ai risultati sperati. L obiettivo minimo, stabilito in un valore massimo della somma degli ossidi Fe2O3 e TiO2, pari al massimo allo 0,10% complessivo, è stato raggiunto. Questo permette al prodotto S30FL di potersi presentare nel mercato dei flottati feldspatici standard per il quale si prevede un fabbisogno nel 2014 di circa t. Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO TiO2 Fe2O3 Alimentazione: S30 9,00 0,35 18,30 68,00 0,30 2,70 0,22 0,22 Flottato: S30FL 9,10 0, , Tabella 4. Sebbene le prove abbiano evidenziato un valore medio di tenore in Na2O inferiore a quelli di riferimento (10% medio), il risultato è da ritenersi raggiunto, perché la caratteristica più importante è rappresentata dagli elementi cromofori, per i quali è invece è stato raggiunto l obiettivo. Dal punto di vista tecnico potrebbero esserci ulteriori margini di miglioramento, il cui raggiungimento però è strettamente connesso allo studio di fattibilità economico del mercato cui ci si vuole rivolgere. In conclusione: dalle prove di laboratorio è stato possibile determinare come il processo di flottazione sia notevolmente più efficiente in termini di abbattimento degli ossidi di ferro e titanio rispetto a equivalenti processi di separazione; sono state poi effettuate differenti prove di flottazione macinando a differenti granulometrie : ciò ha permesso di stabilire a 0,4 mm la granulometria per la quale si ottiene il grado di liberazione ottimale. Si evidenzia inoltre come il tenore in ferro e titanio cresca nel concentrato per macinazioni più grossolane. Per macinazioni più fini al di sotto di 0,4 mm si ottiene invece una significativa diminuzione delle rese in prodotto finito per via del fatto che una quota di minerale utile emerge con le schiume a causa della turbolenza. La resa ottenuta è pari all 85% con un prodotto finito perfettamente in linea a quello richiesto dal mercato. Naturalmente la produzione ad Ossi è stata solo di prova, perché il trasporto incide moltissimo sui costi di produzione e quindi non è economicamente sostenibile sul lungo periodo. Questo modo di operare è stato estremamente interessante sia per l azienda (che ha potuto valutare molto bene i problemi legati alla produzione, nonché i relativi costi) sia per il cliente (che ha potuto fare una lunga prova industriale con il prodotto che verrà prodotto ad Orani. Una lunga prova industriale ha anche permesso di comprendere a fondo il processo, e quindi avere gli elementi per dimensionare in modo ideale l impianto che verrà realizzato ad Orani. Purtroppo, per via della crisi, l azienda non ha potuto al momento procedere all investimento per mancanza di liquidità, ed è alla ricerca di contributi. Pag. 5 di 5