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• riciclo
• tungsten carbide
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• grinding sludge
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(ITA) Il presente elaborato ripercorre le fasi di ideazione, progettazione e sviluppo di un processo produttivo in grado di recuperare il truciolo di carburo di tungsteno (WC) e cobalto (Co), generato da un impianto innovativo per la rettifica di barre.
A causa dell’elevato costo della materia prima e della scarsa disponibilità della stessa, la concentrazione di W e Co, presente negli scarti industriali, rende particolarmente interessante il processo di recupero. Infatti, il processo di riciclo di manufatti in metallo duro (WC-Co) rappresenta una fase fondamentale nella catena di approvvigionamento del tungsteno.
Attualmente esistono molti metodi per il recupero, ognuno dei quali è destinato ad
una specifica tipologia di scarto. Tuttavia, nessuna di queste tecniche permette
il riciclo diretto (non chimico) dei tradizionali fanghi da rettifica (caratterizzati dalla presenza di materiale ossidato, fluido lubrorefrigerante ed impurità derivanti dall’usura della mola e delle parti di macchina).
Il presente studio cerca di colmare questo vuoto, sviluppando un metodo di riciclo diretto per i trucioli da rettifica di barre in WC-Co. Piuttosto che attaccare la struttura chimica del materiale, estraendone gli elementi costituenti (con costi energetici e ambientali non trascurabili), il metodo proposto attua modifiche al processo tecnologico e all’impianto, al fine di preservare la purezza del materiale.
Lo sviluppo del metodo ha richiesto l’esecuzione e l’integrazione di diverse attività. Il progetto e il presente elaborato si articolano in quattro parti principali: Parte I: Sinterizzazione di WC-Co, stato dell'arte; Parte II: Riciclo di WC-Co, stato dell'arte; Parte III: Gestione e recupero del truciolo di WC-Co; Parte IV: Appendici.
Preliminarmente, sono stati analizzati ed approfonditi i processi di sinterizzazione e recupero di elementi contenenti W e Co (Parte I e Parte II). Maturate le competenze per riprodurre in laboratorio il processo di sinterizzazione ed elaborare criticamente i risultati, è stato sviluppato un nuovo metodo di riciclo (Parte III). Nello specifico, è stato analizzato il materiale a disposizione. La caratterizzazione ha permesso il confronto del truciolo in esame con le materie seconde presenti sul mercato; in questo modo, è stato possibile definire la qualità dello scarto e selezionare, tra i metodi di riciclo esistenti, il più idoneo per lo specifico prodotto.
Le peculiarità dello scarto costituiscono il punto di partenza per lo sviluppo di un metodo di recupero alternativo al riciclo chimico dei fanghi da rettifica. Durante la fase sperimentale, varie alternative sono state analizzate. Per prima cosa, è stata testata la possibilità di utilizzo della polvere “as is”. Successivamente, sono state effettuate operazioni di macinazione e pulizia, verificando le proprietà raggiunte sulla polvere e sul sinterizzato. In conclusione, dopo aver definito e sviluppato il nuovo metodo di riciclo diretto, ne sono state valutate alcune possibilità di perfezionamento.
In particolare, al fine di migliorare la qualità del prodotto (polvere in WC-Co) ed estendere il numero di cicli di riciclo della materia seconda, sono state sviluppate modifiche all’impianto e alle procedure. L’obiettivo è quello di ridurre la quantità di contaminanti introdotta dal metodo.
In appendice (Parte IV), sono riportati i rapporti di prova più significativi (Appendice A) ed uno studio preliminare dell’impianto di recupero (Appendice B).
Sviluppi futuri prevedono la realizzazione dell’impianto per il riciclo e l’estensione del campo di impiego del metodo.

(EN) In this thesis a new method for recycling tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) chips from an innovative grinding plant has been developed. Taking into account that raw materials have a huge value and that their availability is limited, it is clear why recycling W and Co is crucial. Due to a large amount of these materials contained in industrial scraps, a wide variety of recycling methods have been developed and of hard metal recycling is an essential resource in the tungsten supply chain. Many methods have been developed and industrialised, each of which is suitable for a specific type of scraps. However, there is no direct (non-chemical) recycling method for conventional grinding sludge. These sludges generally contain lubricant and cutting fluid and contaminants came from the wear of the grinding wheel or the machines. This means that it is impossible to recycle these sludges without extracting every single element. The main objective of this study is to fill this gap by developing a direct recycling method for recycling chips obtained by WC-Co rods grinding. Using this method, the chemical composition of thr material remains the same and the single elements are not extracted, which normally requires a large amount of energy and involves processes with a significant environmental impact). Nevertheless/ however, in order to preserve the quality of the recycled material, the technological operations used to produce the chips in the grinding plant have been modified. During the development of this method, different activities were planned and integrated. The project, and the present thesis, are structured in four parts: Part I: Sintering of WC-Co, state of the art; Part II: Recycling of WC-Co, state of the art; Part III: Processing and recycling of WC-Co chips; Part IV: Appendices. As the first step, sintering and recycling of WC-Co products were analysed and studied (Part I and Part II). After that, a new recycling method was developed. In particular, the material, the subject of this study, was analysed. The characterization of the chips allowed for the comparison with the materials on sale and with the ones present in the literature. In this way it was possible to define the quality of the scraps and to select the most suitable existing recycling method. The scraps examined showed certain characteristics which made it possible to develop a different method, instead of using chemical recycling of traditional grinding sludges. During the experimental phase, different methods and processes were developed and tested. Initially, the use of powder as is was investigated. Subsequently, different operations of milling and cleaning was analysed. Properties of powders obtained through these operations were verified. In addition, the proprieties of sintered parts made of those powders were tested. After that, due to positive results that were obtained (good hardness and low level of porosity), the new method was defined and described in detail. Moreover, the grinding plant was modified, aiming to preserve the quality of the material, as well as reduce and prevent the contamination of the powder. In this way, the material can be recycled more than once with the new method. The most significant analysis reports (Appendix A) and a preliminary study of the recovery plant (Appendix B) are presented in the appendix. Future developments will concern the design and construction of the recycling plant. Further research could focus on extending the scope of application of this method.