Un trattamento idrometallurgico a più fasi, capace di estrarre fino al 70% dello zinco dalle polveri dei forni elettrici ad arco (EAFD), è stato sviluppato e validato da ricercatori dell'Universidad de Sevilla, secondo uno studio pubblicato nel Journal of Sustainable Metallurgy nell'aprile 2026. I risultati hanno implicazioni dirette per la catena di approvvigionamento secondaria dello zinco, in un momento in cui la produzione di acciaio mediante forno elettrico ad arco sta rapidamente espandendo la propria presenza a livello globale. Le EAFD rappresentano uno dei residui industriali più ricchi di zinco disponibili su larga scala.
Per ogni tonnellata di acciaio prodotta tramite il processo EAF vengono generati circa 20 chilogrammi di polvere, secondo i dati citati nello studio. Con una produzione globale di acciaio pari a 1.892 milioni di tonnellate nel 2023, come riportato dalla World Steel Association, i volumi annui di EAFD prodotti costituiscono una fonte potenziale significativa di zinco secondario. Il percorso del forno elettrico ad arco rappresenta attualmente il 30% della produzione mondiale di acciaio e si prevede una sua ulteriore crescita grazie alla minore impronta carbonica rispetto al tradizionale processo altoforno-convertitore a ossigeno basico.
I campioni di EAFD utilizzati nello studio, forniti dalla Siderúrgica Sevillana S.A. in Spagna, presentavano un contenuto medio di zinco di circa il 24% in peso, sottolineando la rilevanza del materiale come materia prima secondaria per lo zinco. Nonostante questo potenziale, i tassi di riciclaggio delle EAFD rimangono bassi. Secondo le stime citate dagli autori, solo 2,5 milioni di tonnellate su un totale di 6 milioni di tonnellate di EAFD generate globalmente venivano riciclate secondo una valutazione del 2009.
La quota restante è stata storicamente conferita in discariche industriali dopo un trattamento di stabilizzazione, una pratica soggetta a normative sempre più restrittive in tutto il mondo. Il divario tra i volumi generati e quelli riciclati rappresenta una risorsa non sfruttata di notevole entità per l'industria dello zinco, soprattutto in un contesto in cui l'estrazione primaria di zinco affronta vincoli crescenti. Il processo sviluppato da Teresa Miranda, Nieves Iglesias-González e Pablo Ramírez del Dipartimento di Ingegneria Chimica dell'Universidad de Sevilla si articola in fasi sequenziali progettate per massimizzare il recupero dello zinco mantenendo un'elevata selettività contro la dissoluzione del ferro.
Nella prima fase, le EAFD vengono lavate a un pH controllato di 10 per rimuovere i cloruri, che altrimenti interferirebbero con il recupero a valle dello zinco mediante elettroestrazione e potrebbero generare emissioni di diossine qualora il materiale venisse reintrodotto nel forno. Questa fase di lavaggio richiede 27 grammi di acido solforico per chilogrammo di EAFD trattato. Il residuo lavato viene poi sottoposto a lisciviazione acida selettiva mediante acido solforico a un pH di 1,5 e a 25 gradi Celsius, con un consumo di 500 grammi di acido solforico per chilogrammo di EAFD.
In queste condizioni, il processo ha ottenuto rese di estrazione dello zinco fino al 70%, in linea con i risultati riportati da altri gruppi di ricerca che utilizzano la lisciviazione con acido solforico, mentre la dissoluzione del ferro è stata contenuta all'8,9%, lasciando il ferro concentrato nel residuo solido per un potenziale riutilizzo nella produzione di acciaio. Gli autori sottolineano che il restante 30% di zinco non estratto è in gran parte associato alla franklinite, un minerale ossido di zinco e ferro la cui complessa struttura cristallografica resiste alle condizioni di lisciviazione acida moderata. I ricercatori evidenziano che gli approcci idrometallurgici come quello descritto offrono minori costi di investimento e di gestione rispetto alle alternative pirometallurgiche, come il processo Waelz kiln, attualmente la tecnologia industriale dominante per il trattamento delle EAFD, grazie ai ridotti requisiti di consumo energetico.
Lo studio non fornisce stime di costo esplicite né dati relativi all'incremento di scala, ma gli autori descrivono il processo come compatibile con i principi dell'economia circolare e osservano che lo zinco recuperato nella soluzione di lisciviazione ricca può essere valorizzato mediante precipitazione selettiva come ossido di zinco, successivamente ridisciolto per produrre derivati commerciali quali il carbonato basico di zinco o lo zinco elettrolitico. A complemento del processo di recupero dello zinco, il residuo solido ricco di ferro che rimane dopo la lisciviazione acida contiene anche piombo sotto forma di anglesite, che deve essere rimosso prima che il residuo possa essere ricircolato in sicurezza nel forno elettrico ad arco. I ricercatori hanno affrontato questo aspetto attraverso una fase di lisciviazione con salamoia a base di soluzioni di cloruro di sodio, ottenendo tassi di estrazione del piombo superiori al 90% nelle condizioni ottimali di 20 gradi Celsius, 100 grammi per litro di cloruro di sodio e pH 3.
Il piombo disciolto viene successivamente recuperato integralmente per precipitazione con carbonato di sodio, formando composti carbonatici insolubili, mentre la soluzione di salamoia viene riciclata all'interno del processo. Il residuo solido ricco di ferro risultante, contenente il 42,5% in peso di ferro e solo lo 0,13% in peso di piombo residuo, risulta quindi idoneo alla reintroduzione nel forno elettrico ad arco. Questa fase integrata di gestione del piombo viene presentata dagli autori come un elemento abilitante fondamentale per la piena valorizzazione delle EAFD, piuttosto che come obiettivo primario del lavoro.
Lo studio, pubblicato nel volume 12 del Journal of Sustainable Metallurgy con DOI 10.1007/s40831-026-01491-2, è stato condotto con campioni di EAFD forniti dalla Siderúrgica Sevillana S.A. e ha ricevuto finanziamenti ad accesso aperto dall'Universidad de Sevilla e dal CBUA. Gli autori dichiarano l'assenza di conflitti di interesse. La ricerca rappresenta una nuova applicazione di tecniche consolidate di separazione idrometallurgica a una sfida persistente nel trattamento delle EAFD, ovvero la rimozione della fase di anglesite che si forma dopo la lisciviazione acida e che ha tradizionalmente limitato il riutilizzo dei residui di lisciviazione nella produzione di acciaio.
Fonte: idus.us.es