Filiera zinco idrometallurgico
Zinc hydrometallurgy pipeline
Filiera zinco idrometallurgico (RLE): arrostimento di concentrati di solfuri (ZnS → ZnO), lisciviazione in H2SO4, purificazione con cementazione su polveri di Zn ed elettrolisi (electrowinning) per produrre zinco al 99,99%.
Diagramma di flusso
flowchart LR
zincRoasting["arrostimento Zn"]
acidLeaching["lisciviazione acida"]
znPowderCementation["purificazione con polveri Zn"]
zincElectrowinning["elettrolisi Zn"]
s_sphalerite(["sfalerite"]):::role_rawMaterial
s_sphalerite --> zincRoasting
s_oxygen(["oxygen"]):::role_byproduct
s_oxygen --> zincRoasting
s_zincCalcine(["calcine di zinco"]):::role_intermediate
zincRoasting --> s_zincCalcine
s_sulfurDioxide(["anidride solforosa"]):::role_byproduct
zincRoasting -.-> s_sulfurDioxide
s_zincOxide(["ossido di zinco"]):::role_byproduct
zincRoasting -.-> s_zincOxide
s_zincCalcine --> acidLeaching
s_sulfuricAcid(["acido solforico"]):::role_byproduct
s_sulfuricAcid --> acidLeaching
s_zincOxide --> acidLeaching
s_znLeachLiquor(["soluzione di leaching Zn"]):::role_intermediate
acidLeaching --> s_znLeachLiquor
s_water(["acqua"]):::role_byproduct
acidLeaching -.-> s_water
s_jarosite(["jarosite"]):::role_waste
acidLeaching -.-> s_jarosite
s_znLeachLiquor --> znPowderCementation
s_zinc(["zinco"]):::role_finalProduct
s_zinc --> znPowderCementation
s_purifiedZnSO4(["soluzione ZnSO4 purificata"]):::role_intermediate
znPowderCementation --> s_purifiedZnSO4
s_cuCdCoCementate(["cementato Cu-Cd-Co"]):::role_byproduct
znPowderCementation -.-> s_cuCdCoCementate
s_purifiedZnSO4 --> zincElectrowinning
s_water --> zincElectrowinning
zincElectrowinning --> s_zinc
zincElectrowinning -.-> s_sulfuricAcid
zincElectrowinning -.-> s_oxygen
zincElectrowinning -. recycle .-> s_sulfuricAcid
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classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033
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materia prima
prodotto finale
intermedio
sottoprodotto
scarto
utility
catalizzatore
⛏️ miniera
--> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine
Unit Operation
🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica
| Operazione | Consuma | Produce | Catalizzatore | Equipment | CO₂eq | Resa |
| 🧪 arrostimento Zn |
sfalerite, oxygen | calcine di zinco |
— | calcinatore a letto fluido |
0.30 | 0.97 |
| 🧪 lisciviazione acida |
calcine di zinco, acido solforico, ossido di zinco | soluzione di leaching Zn |
— | — |
— | 0.93 |
| 🧪 purificazione con polveri Zn |
soluzione di leaching Zn, zinco | soluzione ZnSO4 purificata |
— | — |
— | 0.99 |
| 🧪 elettrolisi Zn |
soluzione ZnSO4 purificata, acqua | zinco |
— | cella elettrolitica |
3.2 | 0.92 |
Reazioni chimiche bilanciate
| Operazione | Equazione bilanciata | ΔH |
| arrostimento Zn |
2 ZnS + 3 O2 -> 2 ZnO + 2 SO2 |
-879.0 kJ/mol |
| lisciviazione acida |
ZnO + H2SO4 -> ZnSO4 + H2O |
-80.0 kJ/mol |
| purificazione con polveri Zn |
Cu(2+) + Zn -> Cu + Zn(2+) |
-218.0 kJ/mol |
| elettrolisi Zn |
ZnSO4 + H2O -> Zn + H2SO4 + 1/2 O2 |
+338.0 kJ/mol |
Ruolo delle sostanze in questa filiera
Condizioni operative
| Operazione | Temperatura | Pressione | Atmosfera |
| arrostimento Zn |
900–1000 °C | — | ossidante |
| lisciviazione acida |
60–90 °C | atm | — |
| purificazione con polveri Zn |
70–90 °C | — | — |
| elettrolisi Zn |
35–40 °C | — | — |
Input energetici
| Operazione | Forma | Energia specifica |
| elettrolisi Zn |
elettrica | 3.3 MJ/kg |
Supply chain inter-filiera
⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere
- oxygen ← Filiera ASU separazione aria, elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), Filiera idrogeno verde PEM, abbattimento catalitico N2O (decomposizione Pt/Rh)
- acido solforico ← elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), Filiera H2SO4 da zolfo elementale
- acqua ← acido acrilico → poliacrilato di sodio (SAP), acrilonitrile (SOHIO) + ABS, Filiera ammoniaca Haber-Bosch + urea, mangime pellet da DDGS bioetanolo, bisfenolo A da fenolo + acetone, caprolattame a Nylon 6, acido citrico da fermentazione Aspergillus niger, CO2-to-metanolo (idrogenazione catalitica Cu/ZnO/Al2O3), elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), produzione solfato di rame pentaidrato, DPC via carbonilazione ossidativa, epicloridrina da bio-glicerolo (Epicerol), resina epossidica DGEBA, Filiera etilene da steam cracking, formaldeide da metanolo (Formox), biodiesel HVO (drop-in), solfato di idrossilammina (processo DSM HPO), Filiera HCl industriale, acido L-lattico da fermentazione glucosio, Filiera metanolo da syngas, sintesi metilammina (NH3 + MeOH catalitica), produzione molibdeno metallico (arrostimento + riduzione H2), Filiera acido nitrico Ostwald, sintesi N-metilpirrolidone (NMP), fertilizzante organico NPK da digestato, Filiera PET, Filiera acido fosforico wet, PLA da acido L-lattico (ROP), poliuretano via MDI, ossido propilene via HPPO, acido tereftalico purificato da p-xilene, Filiera PVC, cianuro di sodio da processo Andrussow, Filiera soda Solvay, Filiera acciaio DRI-H2 + EAF, recupero zolfo Claus da H2S
- zinco ← Filiera piombo Imperial Smelting
➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere
- cementato Cu-Cd-Co → lingotto cadmio da cementato Cu-Cd-Co Zn-idromet
- oxygen → acido acrilico → poliacrilato di sodio (SAP), acrilonitrile (SOHIO) + ABS, caprolattame a Nylon 6, acido citrico da fermentazione Aspergillus niger, elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), Filiera rame pirometallurgico, produzione solfato di rame pentaidrato, DPC via carbonilazione ossidativa, Filiera ossido di etilene + glicole etilenico, formaldeide da metanolo (Formox), oro da cianurazione + CIP, H2O2 processo anthraquinone (AO), solfato di idrossilammina (processo DSM HPO), Filiera piombo Imperial Smelting, Filiera silicio metallurgico, produzione molibdeno metallico (arrostimento + riduzione H2), Filiera nichel da solfuri, Filiera acido nitrico Ostwald, fenolo via processo Hock, acido tereftalico purificato da p-xilene, Filiera PVC, cianuro di sodio da processo Andrussow, acciaio inossidabile (via AOD), Filiera acciaio (altoforno + BOF), recupero zolfo Claus da H2S, Filiera H2SO4 da zolfo elementale, TiO2 pigmento via cloruri
- anidride solforosa → produzione solfato di manganese monoidrato (battery grade), Filiera H2SO4 da zolfo elementale
- acido solforico → lingotto cadmio da cementato Cu-Cd-Co Zn-idromet, cloro-soda (cella a membrana), acido citrico da fermentazione Aspergillus niger, raffinazione cobalto metallico, elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), Filiera rame pirometallurgico, produzione solfato di rame pentaidrato, HF da fluorite + H2SO4 (forno rotante), solfato di idrossilammina (processo DSM HPO), acido L-lattico da fermentazione glucosio, riciclo batterie Li-ion (idromet black mass), carbonato di litio da spodumene, HPAL laterite nichelifera (precipitato idrossido misto MHP), solfato di nichel battery-grade da MHP, Filiera nichel da solfuri, fenolo via processo Hock, Filiera acido fosforico wet, poliuretano via MDI, Filiera H2SO4 da zolfo elementale
- acqua → produzione carbone attivo (attivazione a vapore), diluizione soluzione acquosa di ammoniaca, Filiera bauxite-alluminio, bioetanolo da mais (dry-mill), biometano da digestione anaerobica + upgrading, cloro-soda (cella a membrana), Filiera coke da carbone, elettrodeposizione foglio rame (grado batteria), Filiera rame pirometallurgico, raffineria petrolio (CDU + VDU), Filiera ossido di etilene + glicole etilenico, formaldeide da metanolo (Formox), oro da cianurazione + CIP, Filiera idrogeno verde PEM, Filiera calce idratata, H2O2 processo anthraquinone (AO), Filiera HCl industriale, assemblaggio cella Li-ion (NMC), carbonato di litio da spodumene, LiOH·H2O da carbonato di litio, produzione solfato di manganese monoidrato (battery grade), melamina da urea (alta pressione), Filiera nichel da solfuri, Filiera acido nitrico Ostwald, Filiera acido fosforico wet, Filiera PVC, estrazione salgemma + evaporazione salamoia, gomma SBR, coagulante sodio alluminato trattamento acque, Filiera soda Solvay, Filiera H2SO4 da zolfo elementale
- ossido di zinco → Filiera piombo Imperial Smelting
Esplora con SPARQL
Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:
PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
?substance chem:playsRole ?ra .
?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:zincHydrometallurgyPipeline .
} ORDER BY ?role
Vedi altri esempi SPARQL.
Dereferenziabile: chem:zincHydrometallurgyPipeline
· ontologia completa
· TTL sorgente