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Inertizzazione di fanghi industriali a metalli pesanti in matrici a silicati ed ossidi: prove sperimentali

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 Lo scopo è quello di studiare la cinetica di reazione delle fasi principali per valutare se il 
trattamento potrebbe essere applicato in ambito industriale, almeno per quanto concerne la durata del 
processo, che deve essere breve per essere poco dispendioso in termini di consumo di energia.  
I dati ottenuti dalla diffrattometria sono stati raffinati con il metodo Rietveld, utilizzando il 
pacchetto software GSAS (General Structure Analysis System). Con questo programma si è 
determinato il lato di cella e la frazione molare degli spinelli sintetizzati. Plottando questi dati in 
funzione del tempo, si è potuto condurre un’analisi cinetica e costatare l’elevata velocità di crescita 
dello spinello, che cristallizza quasi completamente già dopo poche ore in tutte le isoterme indagate e 
raggiunge la massima frazione molare a 930°C dopo circa 22 ore. La velocità di crescita e 
l’abbondanza relativa del feldspato in questi esperimenti sono risultate invece basse, tranne che 
nell’isoterma a 800°C dove cristallizza in subsolidus dopo meno di un’ora e raggiunge la massima 
concentrazione molare dopo quattro ore. La composizione degli spinelli è sempre molto cromifera, ma 
sembra spostarsi lievemente verso il termine alluminifero con l’aumentare della temperatura.  
L’esperimento Mos2 è l’unico condotto a partire dai rifiuti tossici forniti per questo studio, ai quali è 
stato aggiunto un mix di ossidi per raggiungere la stechiometria di un feldspato a Pb-Ba, e di uno 
spinello che accolga Cr
3+
, oltre che Sn e Fe. Le analisi dei diffrattogrammi ottenuti dalle sintesi in 
fornace elettrica alle temperature di 950°C, 1050°C dal basso e 1050°C dopo permanenza di due ore a 
1200°C, mostrano tutte la cristallizzazione di feldspato di Pb-Ba, spinello s.s., spinello di Sn, eskolaite 
ss e phoenicocroite (Pb
2
CrO
5
, unica fase che utilizza il Cr esavalente presente nei fanghi). L’efficacia 
delle strutture tipo spinello e feldspato è stata quindi confermata da questi esperimenti. Nonostante 
tramite le immagini al SEM si sia osservato che i campioni ottenuti durante questo esperimento 
presentano una grana eccezionalmente fine, adottando un metodo di correzione è stato possibile 
determinare delle buone analisi chimiche delle singole fasi presenti.  
La perdita per volatilizzazione dei diversi elementi, in fase di sintesi, è stata abbastanza limitata 
negli esperimenti afferenti al sistema PAS (<1%) e molto elevata (da 12 fino a quasi 23%) nel caso del 
campione Mos2. Il motivo dell’elevata perdita in peso del campione Mos2, è attribuibile alla presenza 
di un elevato numero di elementi molto volatili come Pb, Cr
3+
, Cr
6+
, C, S e N. Una soluzione parziale 
del problema, facilmente applicabile anche in ambito industriale, consiste nell’operare le sintesi in 
atmosfera riducente e a temperature vicine a 900°C; in questo modo si evita la dispersione di gas 
tossici per volatilizzazione e si riduce il Cr esavalente in Cr trivalente.    
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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Informazioni tesi

  Autore: Giorgio Sonzogni
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Milano
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Scienze Geologiche
  Relatore: Marilena Moroni
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 98

FAQ

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Parole chiave

ceramica
cromo
diffrattometria
fanghi
feldspati
inertizzazione
metalli pesanti
minerali
piombo
raggi x
sem
silicati
soluzione solida
spinelli

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