Per decenni, miliardi di tonnellate di residui minerari ferriferi in Cina sono rimasti in gran parte inutilizzati. Zhu Qingshan, ricercatore dell'Istituto di Ingegneria dei Processi (IPE) dell'Accademia Cinese delle Scienze, aveva un tempo osservato: "Trasformare questa 'ricchezza dormiente' in risorse ad alto tenore utilizzabili è la chiave per risolvere il problema dell'approvvigionamento di minerale di ferro del Paese."

Quella visione è ormai diventata realtà. Martedì, il più grande progetto al mondo di arrostimento magnetizzante del minerale di ferro, con una capacità annua di 5,56 milioni di tonnellate, ha superato i test ufficiali di collaudo ad Anshan, nella provincia nord-orientale del Liaoning. L'impianto ha operato in modo stabile a piena capacità, con indicatori di prestazione chiave superiori agli obiettivi di progetto. Il progetto rappresenta una svolta importante nell'utilizzo industriale del minerale di ferro a basso tenore.

Secondo l'IPE, la tecnologia è la prima soluzione al mondo per il trattamento industriale su larga scala dei residui ferriferi a bassissimo tenore. È in grado di trasformare residui con un contenuto di ferro di appena l'11% in concentrato con un tenore del 65% — un balzo che rende materiale un tempo considerato scarto comparabile per qualità al concentrato ad alto tenore prodotto dal minerale importato di pregio. L'istituto ha dichiarato che la svolta dovrebbe consentire lo sviluppo e l'utilizzo efficienti e sostenibili di quasi 30 miliardi di tonnellate di minerale di ferro refrattario e di quasi 10 miliardi di tonnellate di residui ferriferi in Cina. Oltre all'approvvigionamento, valorizzare i residui minerari affronta anche l'impatto ambientale dei rifiuti minerari, che occupano terreno e comportano costi a lungo termine di stoccaggio e sicurezza.

Una sfida durata mezzo secolo

La Cina consuma più della metà del minerale di ferro mondiale. Sebbene le riserve domestiche siano abbondanti, la maggior parte dei giacimenti del Paese è a basso tenore e difficile da trattare con metodi convenzionali. Nell'ultimo decennio, la Cina ha importato 11,3 miliardi di tonnellate di minerale di ferro, in gran parte da Australia e Brasile, rendendo l'approvvigionamento di minerale di ferro una preoccupazione strategica di lunga data per il più grande produttore di acciaio al mondo. Valorizzare le risorse domestiche sottoutilizzate ha spinto generazioni di ricercatori ad affrontare questa sfida tecnica di lunga data.

Negli anni Cinquanta, l'Istituto di Metallurgia Chimica, predecessore dell'IPE, iniziò a esplorare modi per utilizzare in modo efficiente il minerale di ferro a basso tenore. L'ingegnere chimico Mooson Kwauk fu pioniere delle tecniche di arrostimento magnetizzante a letto fluidizzato per convertire minerali del ferro di scarsa qualità in magnetite recuperabile. Sebbene la tecnologia fosse promettente, la sua industrializzazione fu interrotta a causa della debole base industriale del Paese e delle condizioni storiche dell'epoca.

Il ricercatore Zhu Qingshan riprese in seguito la missione incompiuta. Nel 2004, Zhu si dedicò alla ricerca sul minerale di ferro refrattario. All'epoca, la tecnologia affrontava ancora ostacoli significativi all'industrializzazione: l'arrostimento magnetizzante convenzionale soffriva di bassa efficienza di reazione, elevati consumi energetici e costi e scarsa stabilità operativa. Il team di Zhu introdusse approcci tecnici innovativi per affrontare questi problemi e gettare le basi per l'applicazione pratica.

Dal laboratorio alla scala industriale

Per Zhu, la ricerca di base di successo non era la fine, ma il punto di partenza per l'applicazione industriale. Per trasformare la ricerca in tecnologia utilizzabile, Zhu e il suo team hanno sviluppato un sistema completo di arrostimento magnetizzante a letto fluidizzato, comprendente apparecchiature chiave e tecnologie di supporto.

Il team trovò un partner nella provincia sud-occidentale dello Yunnan per un progetto con capacità annua di 100.000 tonnellate. Tuttavia, il progetto si bloccò nel 2008 a causa della crisi finanziaria globale e della carenza di fondi. Con il sostegno di vari livelli di governo, i ricercatori trascorsero più di un anno a risolvere i problemi sul posto, e l'impianto raggiunse un funzionamento continuo e stabile nel dicembre 2012.

Quell'esperienza rivelò anche nuove limitazioni della tecnologia, spingendo il team a migliorare ulteriormente il processo di arrostimento e l'efficienza energetica. Svilupparono un processo di arrostimento magnetizzante di seconda generazione con un controllo più preciso del tempo di permanenza delle particelle, in seguito introdotto presso Ansteel Group, uno dei principali produttori di acciaio cinesi. In Ansteel, la tecnologia ha raggiunto un tasso di conversione del 98% per i minerali del ferro, generando significativi benefici economici.

Undici accordi di licenza coprono oggi una capacità di trattamento annua complessiva di oltre 15 milioni di tonnellate. Il team sta inoltre portando avanti progetti all'estero, tra cui un'iniziativa di valorizzazione della limonite in Laos, un segnale precoce che la tecnologia potrebbe trovare mercati oltre la Cina, dove giacimenti di minerale di ferro a basso tenore sono ugualmente diffusi. Guardando al futuro, i ricercatori intendono estendere la tecnologia ad altre applicazioni di trattamento minerario e riciclo di rifiuti solidi.

Fonte: Xinhua via Hellenic Shipping News