LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME

 
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
LAYMAN’S REPORT
EC LIFE+ PROGRAMME

SOLVAY « LOOP » PROGETTO - LIFE11 /ENV/FR/00744
Un processo innovativo di riciclaggio di terre
       rare da lampade fluorescenti utilizzate.
                                                                  IT-EN
SOLVAY « LOOP » PROJECT - LIFE11 /ENV/FR/00744
An innovative process of rare earth recycling
              from used fluorescent lamps.
                                                  Con il sostegno finanziario della Commissione Europea
                                                  With the financial support of the European Commission
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Project acronym                                                    LOOP
   Project number                                                     LIFE11 ENV/FR/744
   Project title                                                      Validation of a process of recovery and revalorisation of Rare Earth
                                                                      elements contained in wastes
   Project demonstration site                                         La Rochelle (France) & Saint Fons (France)
   Project implementation time                                        01/06/2012 to 31/11/2014
   Project beneficiary                                                SOLVAY – Rhodia Operations SAS
   Project funding                                                    EC LIFE+ 2011
   Total eligible project budget                                      2,198,903€
   EU financial contribution requested                                1,099,451€

© 2014 Solvay - Layman’s Report - Progetto «LOOP»
Publishing Director : Nicolas BARTHEL - 0546683322 - ZI 26 rue chef de baie - 17000 La Rochelle - FRANCE
Creation and Printing : IRIS Pro crea - 0607694706 - patrice.potier@irisprocrea.com
Design : Agence DOSCOCO - 0678624874 - contact@doscoco.com
Photo Crédit : POPMachine, Marc FORZI

© 2014 SOLVAY - LOOP - IT-EN

                                                                  2
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Sommario
1. Contesto
1.1 - Terre rare come materiali critici
1.2 - Scarsità di risorse

2. Il progetto
2.1 - Azioni del progetto

3. I resultati
3.1 - Risultati previsti/ottenuti
3.2 - Aspetti socioeconomici
3.3 - Impatto ambientale

Summary
1. Context
1.1 - Rare earths as critical materials
1.2 - Resource scarcity

2. The project
2.1 - Project actions

3. The results
3.1 - Expected / obtained results
3.2 - Socio economics
3.3 - Environmental impact

 3
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
1. Contesto                                                                                                                           1. Context
1.1 - Terre rare come materiali critici                                                                                               1.1 - Rare earths as critical materials
Come definito dalla IUPAC, le terre rare (RE, rare earths) sono una serie                                                             As defined by IUPAC, the rare earths (RE) are a set of chemical
di elementi chimici della tavola periodica, nello specifico i quindici                                                                elements in the periodic table, specifically the fifteen lanthanides
lantanidi e l’ittrio. Utilizzate in piccole quantità, le terre rare sono                                                              and yttrium. Used in small quantities, rare earths are essential
«vitamine» essenziali per lo sviluppo di nuove tecnologie in generale e                                                               «vitamins» for developing new technologies in general, and
di tecnologie verdi in particolare.                                                                                                   «green» technologies in particular.

                                   1
                                                                                                                                                                                                             18

                               1
                                       H                                                                                                                                                                          He
                                            2                                                                                                            13          14        15        16        17

                               2
                                       Li       Be                                                                                                            B           C         N         O         F         Ne

                               3       Li       Be                                                                                                            Al          Si        P         S         Cl        Ar
                                                     3            4             5        6        7       8        9        10         11     12

                               4
                                       K        Ca       Sc           Ti            V        Cr       Mn Fe            Co        Ni         Cu Zn             Ga Ge As Se                               Br        Kr

                               5
                                       Rb Sr              Y           Zr            Nb Mo             Tc Ru Rh Pd Ag Cd                                       In          Sn Sb Te                      I         Xe

                               6
                                       Cs Ba             La-Lu        Hf            Ta       W        Re Os            Ir        Pt         Au Hg             Tl          Pb        Bi        Po        At        Rn

                               7
                                       Fr       Ra       Ac-Lr        Rf            Db Sg             Bb Ha Mt              Unm Uau Uub                               Uuq
                                                                  Lanthanides

                                                              6
                                                                      La            Ce       Pr       Nd Pm Sm Eu Gd Tb                                       Dy Ho                 Er Tm Yb                      Lu
                                                                  Actinides

                                                              7
                                                                      Ac            Th Pa             U       Np Pu Am Cm Bk                                  Cf          Es Fm Md No                             Lr

                                                                                                                                                                                                                       Periodic table of elements

Se non gestite adeguatamente, le operazioni di estrazione,                                                                            If not properly managed, mining, refining, and recycling of
raffinazione e riciclaggio di terre rare possono comportare                                                                           rare earths can have serious environmental consequences. A
serie conseguenze ambientali. Un particolare pericolo sta nelle                                                                       particular hazard is mildly radioactive slurry tailings, resulting
decantazioni di liquami lievemente radioattivi, derivanti dalla                                                                       from the common occurrence of thorium and uranium in rare-earth
presenza di torio e uranio in terre rare contenenti minerali. Inoltre,                                                                containing ores. Additionally, highly corrosive acids are required
durante il processo di raffinazione è necessario utilizzare acidi                                                                     during the refining process. Improper handling of these substances
altamente corrosivi. Una gestione impropria di tali sostanze può                                                                      can result in extensive environmental damage. In May 2010, China,
comportare notevoli danni ambientali. Nel maggio del 2010, la Cina,                                                                   which is responsible for 95% of the world’s production of rare
Paese responsabile del 95% della produzione mondiale di terre                                                                         earths, announced a major five-month crackdown on illegal mining
rare, ha annunciato una campagna di repressione di cinque mesi                                                                        in order to protect the environment and its resources.
sull’estrazione illegale per proteggere l’ambiente e le sue risorse.

                                                                                                                                                   CEI                    CHINE
                                                                                                                                                   2%                     95 %

                                                                                                                                                              INDE
                                                                                                                                                              2%
                                                                                                                                                                                         Malaysie
                                                                                                                                                                                         0,3 %

                                                                                                          Brésil
                                                                                                          0,5 %

                                                                                                                                                                   % Production (REO) in 2009 - 126830 tons - (source USGS 2010)

© 2014 SOLVAY - LOOP - IT-EN

                                                                                                                            4
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
Negli ultimi anni, le innovazioni tecnologiche hanno consentito                    During recent years, technological innovations have resulted in
un utilizzo più frequente di terre rare in diverse applicazioni. Tra               multiple applications using rare earths. Among them, so-called
queste ultime, le cosiddette «tecnologie verdi» contribuiscono                     “green technologies” are designed to contribute to environmental
alla protezione dell’ambiente in termini di riduzione del consumo                  protection in terms of reducing energy consumption, development
energetico, sviluppo di vettori energetici rinnovabili e controllo                 of renewable energy carriers and air-pollution control. Notable
dell’inquinamento atmosferico. Applicazioni da considerare                         applications comprise catalysts for cars, wind turbines, medical
comprendono catalizzatori per automobili, turbine eoliche,                         imaging, energy-saving lamps, electronics, pigments and UV films.
acquisizioni di immagini in ambito medico, lampade a risparmio
energetico, elettronica, pigmenti e pellicole UV.

                           Energy production       Energy reduction    Energy efficiency      Everyday life
                                                                                                                 La   Lanthanum

                                                                             l                                   Nd

                                                                                                                 Dy
                                                                                                                      Neodymium
                                                                                                                      Dysprosium
                                 Petroleum              UV filter       New generation       LCD / PDP color     Tb   Terbium
                                  refining               glass             vehicles             screens
                            La                     Ce                  Nd    Sm              Eu   Tb     Y       Ce   Cerium

                          High power electrical      Reduce fuel         Rechargeable        Components for      Sm   Samarium
                                engines             consumption            batteries       computer equipment
                                                                                                                 Eu   Europium
                            Nd     Dy   Tb         Nd                  La                   Nd

                                                    Lighter vehicles
                                                                                                                  Y   Yttrium
                            New generation                             Energy effective      Medical services
                               vehicles           improved operation       lighting
                                                                                                                 Gd   Gadolinium
                            La                     Dy                   Pr   Eu             Nd    Gd    Lu
                                                                                                                 Pr   Praseodymium
                                                                                                                 Lu   Lutetium

                                                                                                                                   Rare Earth Applications

1.2 - Scarsità di risorse                                                          1.2 - Resource scarcity
L’utilizzo delle risorse limitate della terra pone un enorme problema              The use of the Earth’s limited resources poses a huge potential
potenziale per il futuro. Pertanto, lo sviluppo di tecnologie e tecniche           problem for the future. Thus, the development of recycling
di riciclaggio, insieme alla riduzione dell’uso di materie prime                   technologies and techniques, as well as reducing the use of
disponibili in natura, sono di importanza fondamentale.                            naturally occurring raw materials, is of crucial importance.

Più recentemente, l’innovazione tecnologica ha portato con sé                      More recently, technological innovation has resulted in the growth
un incremento di applicazioni che utilizzano terre rare, con un                    of applications using rare earth, which has led to a steep increase
conseguente rapido aumento nella loro domanda. Un’enorme                           in their demand. A large proportion of the increased demand is
proporzione dell’aumento della domanda è generata dalle cosiddette                 generated by the so-called “green technologies”, which are designed
«tecnologie verdi», realizzate per contribuire a proteggere l’ambiente.            to contribute to environmental protection. It is very difficult or
È davvero molto difficile, talvolta impossibile, ottenere le stesse                even impossible to obtain the same performance from other
prestazioni da altri elementi poiché le terre rare sono caratterizzate             elements because rare earths have intrinsic properties dictated by
da proprietà intrinseche grazie alla loro speciale struttura elettronica           their very specific electronic structure at the atomic level. There
a livello atomico. Esiste il serio timore che la domanda per alcune                are serious concerns that the demand for some individual rare
singole terre rare quali neodimio, praseodimio, disprosio, terbio,                 earth elements such as neodymium, praseodymium, dysprosium,
lantanio, ittrio ed europio, supererà l’attuale disponibilità entro                terbium, lanthanum, yttrium and europium, will exceed current
pochi anni. Si prevede che nel medio termine, l’incremento della                   supply within a few years. It is to be expected that in mid-term, the
domanda possa essere soddisfatta solo aprendo più miniere, oltre a                 increased demand can only be met if more mines, in addition to the
quelle presenti in Australia e negli Stati Uniti.                                  ones in Australia and USA, are opened.

È ampiamente riconosciuto che il mercato globale di terre rare cresca              It is broadly accepted that the global market for rare earth elements
del 6% all’anno in base alle domande nazionali. La produzione globale              is increasing by 6% per year according to national demands. Global
è aumentata per stare al passo con tale domanda ma il bilancio di                  output is increased in order to keep pace with this demand but the
approvvigionamento è complicato dal fatto che la Cina, il maggiore                 supply balance is complicated by the fact that China, the world’s
produttore mondiale di terre rare, applica un sistema di contingenti               largest rare earth producer, operates export quotas for these
di esportazione per questi prodotti. Inoltre, tali contingenti vengono             products. Furthermore, these quotas are frequently adjusted,
regolati spesso, creando imprevedibilità.                                          making for unpredictability.

                                                                               5
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
2. Il progetto                                                                     2. The project
Le terre rare sono considerate dall’UE come «materie prime minerarie               Rare earths are considered by the EU as «critical mineral raw
essenziali» per cui si raccomandano attività di riciclaggio. Il progetto           materials» for which recycling activities are recommended. The
Solvay «LOOP» è un’attività di questo genere che valorizza le «fonti               Solvay “LOOP” project is one such activity that valorizes previously
urbane» europee non ancora sfruttate.                                              unexploited European ‘urban sources’.

Il progetto è stato inizialmente incentrato sul riciclaggio di polveri             The project has initially focused on the recycling of phosphorescent
fosforescenti contenute nelle lampade fluorescenti (FL, fluorescent                powders contained in fluorescent lamps (FL) instead of land-filling
lamps), anziché nel loro interramento. In seguito, l’attenzione si è               them. Subsequently, the focus will be oriented to other potential
orientata su altri potenziali flussi di rifiuti per garantire un flusso di         waste-streams to ensure a diversified waste feed-stream.
alimentazione di rifiuti diversificato.

                                          Structure of an energy saving lamp                                                                 Composition of a lamp

Phosphor layer                                                                                                                    Metals 5%
                                                                                                                                  Plastics 4%
                                                                                                                                  Powders 3%
UV                                                                                                                                Mercury 0,005 %
                                                                                                                                  Glass 88 %
Inert gases

                                                                                                                         Example of composition of phosphor powder

                                                                                                     Halophosphate 45%
                                                                                              Glass powder 20% (from 15 to 20%)
Mercury atoms                                                                                               Alumina 12%
                                                                                                Rare earths 20% (from 5 to 20%)
                                                                                                              Others 5%
Electrodes

Con questo progetto miriamo a limitare l’impatto di attività                       With this project we aim to limit the impact of public and industrial
pubbliche e industriali sull’ambiente e migliorare la gestione dei                 activities on the environment; improve waste management, and
rifiuti riducendone il volume, soprattutto relativamente ai rifiuti                reduce the volume of waste, especially highly toxic waste.
altamente tossici.
                                                                                   Within this project, we aim to increase the possibilities of
Nell’ambito di questo progetto, il nostro obiettivo è aumentare                    managing waste by developing and demonstrating the feasibility
le possibilità di gestione dei rifiuti mediante lo sviluppo e la                   of a new technological process. The proposed technique will not
dimostrazione della fattibilità di un nuovo processo tecnologico.                  only be innovative but we will also demonstrate that this recycling
La tecnica proposta non solo sarà innovativa ma dimostrerà anche                   process can be economically viable.
che questo processo di riciclaggio può essere economicamente
conveniente.                                                                       The main goal of this project is to demonstrate that recycling of
                                                                                   phosphorescent powder wastes can be performed at a scale of 1500
L’obiettivo principale di questo progetto è dimostrare che il                      tons/year - the existing European level of yearly waste production -
riciclaggio di rifiuti in polvere fosforescente può essere effettuato              with a valorization rate of 90% in weight (by recovering rare earths
su una scala di 1500 tonnellate all’anno (t/y), ossia il livello                   and by recycling by-products). We also have the objective to minimize
europeo esistente di produzione di rifiuti annua, con un tasso                     the residual waste at the end of the process, and simultaneously
di valorizzazione pari al 90% in peso (mediante recupero di                        to achieve the lowest impact possible on the environment (water
terre rare e riciclaggio di sottoprodotti). Inoltre, il nostro scopo               and air). The project, at the scale of a demonstrator, will also be
è ridurre al minimo i rifiuti residui alla fine del processo e,                    used to subsequently implement an industrial process at a larger
contemporaneamente, ottenere il minore impatto possibile                           scale (corresponding to the European market level of yearly waste
sull’ambiente (acqua e aria). Il progetto, su scala di dimostrazione,              production in 2020 of 3 300 tons). Furthermore, we will study the
servirà anche ad applicare successivamente un processo industriale                 valorization on the same unit of wastes other than phosphorescent
su scala maggiore (corrispondente al livello di mercato europeo di                 powders. We will do this in order to prove the transferability of the
produzione di rifiuti annua nel 2020 di 3300 tonnellate). Inoltre,                 process to other types of wastes. During the implementation of
analizzeremo la valorizzazione sulla stessa unità di rifiuti diversi               the project, a clear objective will also be to minimize the energy
dalle polveri fosforescenti, per comprovare la trasferibilità del                  consumption of the entire process.
processo ad altri tipi di rifiuti. Durante l’applicazione del progetto,
un obiettivo chiaro sarà anche ridurre al minimo il consumo
energetico dell’intero processo.
© 2014 SOLVAY - LOOP - IT-EN

                                                                               6
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
Powders                   Rare Earth                          Rare Earth
                      previously                Concentration                        Separation
                      landfilled ,
                     now recycled
                                                                                         Finishing of Rare
                                                                                          Earth products

        RECYCLERS
                                  De-mercurization
      Valorization :
          Glass
         Metals
        Plastics
        Mercury                     Lamps processing

                                                                                        Professionnal
                                                Sorting                                  Consumers

                                                                                                             LAMPS USERS
                       ECO - ORGANIZATIONS
                                                               Lamps collection
                        of which Récyclum
                                                                                                         Existing network
                                                                   COLLECTORS
                                                                                                         Benefits from the valorization
                                                                                                         project

                                                                                                 Project of rare earth valorization, based on an existing network

2.1 - Azioni del progetto                                                       2.1 - Project actions
Il progetto è stato applicato presso due stabilimenti francesi di               The project has been implemented on two of Solvay’s French plants :
Solvay: Saint-Fons Chimie e La Rochelle. L’esperienza di questi due             Saint-Fons Chimie and La Rochelle. The expertise of these two
siti industriali e dei team Ricerca e innovazione (team Aubervilliers,          industrial sites as well as the expertise of the Research & Innovation
Lyon e La Rochelle) coinvolti, è ben nota e riconosciuta. Ad esempio,           teams (Aubervilliers, Lyon and La Rochelle teams) involved, are well-
La Rochelle è l’unico stabilimento in Europa in grado di purificare le          known and recognized. As an example, La Rochelle is the only plant
terre rare.                                                                     in Europe that can purify rare earth elements.

Poiché il ruolo principale di questo dimostratore è convalidare il              As the main role of this demonstrator is to validate the process for
processo per il riciclaggio di rifiuti finali contenenti terre rare (in         the recycling of ultimate wastes containing rare earth elements (a
anteprima mondiale), abbiamo seguito quattro principali fasi                    World premiere), we followed four main technical stages for the
tecniche per l’applicazione del dimostratore durante le quali                   implementation of the demonstrator during which specific attention
l’attenzione specifica è stata concentrata sulle prestazioni di                 was devoted to the performance of each stage, to emissions and to
ciascuna fase, sulle emissioni e sul consumo energetico.                        energy consumption.

                                                         La Rochelle - FRANCE                                                                             Saint-Fons - FRANCE

                                                                           7
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
La prima fase tecnica é consistita
                                                                                                                                           nell’ottimizzazione       e     nella
                                                                                                                                           convalida del processo a monte
                                                                                                                                           (stabilimento Saint-Fons Chimie).
                          PROCESSING                                                                                                       In questa fase, la produzione
                                                             SEPARATION
                          at the recycler                 Glass separation at Saint-Fons                                                   é stata seguita da vicino per
                                                                                                                                           convalidare la solidità del
                                                  Phosphor
                                                 powders and                                                                               processo in funzione delle diverse
                                                residual glass
                                                                                                                                           composizioni di rifiuti e controllare
                                                                                                                                           il consumo energetico. Per
                            The glass, metals and                                                                                          migliorare le prestazioni sono stati
                            plastic contained in
                            used lamps are isolated                                                                                        eseguiti diversi test industriali.
                            and recovered by recyclers.
                                                                                           Phosphor                                        Questa fase ha convalidato la
                                                                                           powders
                                                                                                                                           tecnologia a monte e ha dato
                                                                                                                                           origine anche ad alcuni nuovi
                                                                                                                                           know-how del processo per le
                                                                                                                                           fasi successive (incremento della
                                                                                                      TREATMENT                            capacità su scala maggiore).
                                                                                                      of liquid effluents
                                                                                                                                           The first technical stage consisted
                                                                                                          Treatment plant
                                                                                                          using the best available
                                                                                                          technologies
                                                                                                                                           of the optimization and validation
    CHEMICAL ATTACK                                                                                                                        of the upstream process (Saint-
  The recovered powders are suspended
       in an aqueous solution and                                                                                                          Fons Chimie plant). In this stage,
        undergo a chemical attack.
                                                                                                                                           production was followed very
                                                                                                                                           closely in order to validate the
                                                                                                                                           robustness of the process as a
                                                                                                                                           function of the different waste
                                                                                                                                           compositions and to check energy
                                                                                                                                           consumption. Several industrial
                                                                                                                                           trials have been performed in
                                                                                                            TREATMENT
                                                                                                                                           order to improve performance.
                                                                                                            of gas vents
                                                                                                                                           This stage validated the upstream
LIQUID-SOLID SEPARATION
  The powders retained after separation                                                                           Washing and
                                                                                                                                           technology and also gave rise to
            are then dried                                                                                        absorption column
                                                                                                                  using the best
                                                                                                                                           some new process know-how for
                                                                                                                  available technologies
                                                                                                                                           the next steps (capacity increase
                                                                                                                                           to larger scale).

                                                            The packaged powders
                                                                are transported
                                                           to the La Rochelle plant.

                                                                                     St Fons

                                                                 La Rochelle

                                                                                                           Upstream Process / Saint-Fons

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                                                                                                      8
LAYMAN'S REPORT EC LIFE+ PROGRAMME
La seconda fase tecnica ha previsto
            ERS
                                                   CRUCIBLE LOADING                                THERMAL                                                  l’ottimizzazione e la convalida del processo
       POWD                                       Ceramic crucibles are filled with the
                                                 powders originating from Saint-Fons.             TREATMENT                                  TREATMENT
                                                                                                                                                            a valle (stabilimento La Rochelle). Gli
                      ERS                       They are then placed in a tunnel furnace.              Pyrometallurgical                     of gas vents
                  POWD
                                                                                                                                                            obiettivi erano gli stessi della prima fase:
                                                                                                                                                            incremento della capacità produttiva e
                                                                                                                                                            miglioramento della solidità rispetto alle
                                                                                                                                                            fonti di rifiuti.
                                                                                                                                                            Dopo la convalida di queste due fasi
                                                                                                                                                            iniziali, la terza fase tecnica é consistita
                                                                                                                                                            nel sovradimensionamento del processo
                                                                                                                                                            su scala industriale reale. Per il futuro,
                                                                                                                                                            il principale obiettivo sarà ottimizzare
        RE-SLURRYING                                                                                                                                        l’equilibrio energetico e ridurre al minimo
         Powders are resuspended,
         then filtered and washed
                                                                                                                                                            l’impatto ambientale.
                                                                                                                                                            Infine, l’ultima fase tecnica é stata
                                                                                                                                                            incentrata sulla convalida di nuovi flussi
                            WASHING                                                                                     Effluents are treated in a          di rifiuti per alimentare il processo.
                                                                                                                       dedicated treatment plant.
                                                                                                                                                            Questa fase, cruciale per ridurre l’impatto
                                                                                                                                                            industriale       sull’ambiente     (mediante
                                                                                                                                                            incremento della quantità di terre rare
                                                                                                                                                            riciclate), comporterà la selezione delle
                                                                                                                                                            differenti fonti di rifiuti che saranno
                         NITRIC ACID
                                                                                                                                                            trattate mediante il nuovo processo,
                           ATTACK
                                                                                                                                                            con conseguente recupero di terre rare e
                                                                                                                                                            riciclaggio di sottoprodotti.
                                                                                                                            Effluents are treated in a      Il risultato di queste azioni è la convalida di
                                                                                                                           dedicated treatment plant.
                                                                                                                                                            un innovativo processo ecologico su scala
                                                                                                                                                            pre-industriale.
      RARE EARTH
      SEPARATION
     The powders pass through                                                                                                                               The second technical stage consisted of
       batteries that separate
      the different Rare Earths                                                                                                                             the optimization and validation of the
Six different Rare Earths are obtained                                                                                                                      downstream process (La Rochelle plant).
                                                                                                                                                            The objectives were the same as for the
                                                                                                                                                            first stage : production capacity ramp-up
                                              La         Ce         Eu         Tb           Gd          Y                                                   and robustness improvement versus wastes
                                                                                                                                                            sources.
                                          m

                                                    m

                                                             um

                                                                        um

                                                                                       m

                                                                                                 m
                                         nu

                                                riu

                                                                                    iu

                                                                                                   u
                                                           pi

                                                                      bi

                                                                                               tri
                                                                                 in
                                         ha

                                              Ce

                                                                      r
                                                         ro

                                                                                                                                                            Once these two initial steps had been
                                                                                            Yt
                                                                               ol
                                                                   Te
                                     nt

                                                      Eu

                                                                              d
                                                                           Ga
                                   La

                                                                                                                                                            validated, the third technical stage
   FINISHING                                                                                                                                                consisted in upsizing the process to full
  WORKSHOPS                                                                                                                                                 industrial scale. Going forward, the main
    The Rare Earths then                                                                                                                                    target will be to optimize the energy balance
      go to the finishing
workshops (for precipitation,                                                                                                                               and minimize environmental impact.
 filtration and calcination).
                                                                                                                                                            Finally, the last technical stage was focused
                                PRECIPITATION              FILTRATION                        CALCINATION                       The recycled rare earths     on the validation of new waste streams
                                                                                                                              are reused to manufacture
                                                                                                                                      phosphors.            to feed the process. This stage, which is
                                                                                                                                                            crucial to reduce the industrial impact on
                                                                                                                Downstream Process / La Rochelle            the environment (by increasing the amount
                                                                                                                                                            of rare earths recycled), will lead to the
                                                                                                                                                            selection of the different waste sources that
                                                                                                                                                            will be treated by the new process, leading
                                                                                                                                                            to rare earths recovery and by-product
                                                                                                                                                            recycling.
                                                                                                                                                            These actions have resulted in the validation
                                                                                                                                                            of an innovative environment-friendly
                                                                                                                                                            process at pre-industrial scale.

                                                                                                                                   La Rochelle - FRANCE

                                                                                                                                      9
3. I risultati                                                                  3. The results
3.1 - Risultati previsti/ottenuti                                               3.1 - Expected / obtained results
L’esito previsto del progetto è la convalida del pieno potenziale               The expected outcome of the project is the validation of the full
del processo di riciclaggio innovativo ed ecologico delle terre rare            potential of the innovative, environmentally-friendly recycling
contenute nelle polveri fosforescenti delle lampade fluorescenti                process of rare earth elements contained in phosphorescent
(FL). Il dimostratore convaliderà il processo su scala pre-industriale,         powders of fluorescent lamps (FL). The demonstrator will validate
ottimizzerà l’efficienza della soluzione tecnica finale in termini              the process at the pre-industrial scale, optimize the efficiency of
di produttività, equilibrio energetico e prestazioni ambientali (e              the final technical solution in terms of productivity, energy balance,
anche la convenienza in termini di costo). Questi parametri sono                and environmental performance (and also cost efficiency). These
direttamente collegati all’efficienza della diffusione e trasferibilità         parameters are directly linked to the efficiency of the dissemination
della tecnologia.                                                               and transferability of the technology.

Con questo progetto prevediamo anche di ottenere un’importante                  With this project we also expect to achieve an important reduction
riduzione di rifiuti destinati alle discariche, vale a dire: 2200               of landfill waste, viz : by 2200 t/y (including the residual glass
tonnellate all’anno (inclusi frammenti di vetro residui), che                   fraction), which represents 100% of the estimated phosphorescent
rappresentano il 100% della stima di polvere fosforescente smaltita             powders disposed of at European level in 2015.
a livello europeo nel 2015.
                                                                                The process allowed us to treat about 90% (1350 t/y) of rare earth
Il processo ci ha consentito di trattare circa il 90% (1350 tonnellate          oxides, glass (to be valorized in the glass industry) and phosphates
all’anno) di ossidi di terre rare, vetro (da valorizzare nel settore del        (valorized in the phosphates industry).
vetro) e fosfati (valorizzato nel settore dei fosfati).                         If we consider 1100 to 1500 t/year of waste, comprising 1000 t of
Se consideriamo 1100 - 1500 tonnellate all’anno di rifiuti, comprese            phosphorescent powders and 100 to 500 t of glass, the process will
1000 tonnellate di polveri fosforescenti e 100 - 500 tonnellate di              result in :
vetro, i risultati del processo saranno:                                        • 188 t of RE as oxides (430 t as nitrates),
• 188 tonnellate di terre rare come ossidi (430 tonnellate come                 • 100 to 500 t of glass (by-product to be valorized),
nitrati);                                                                       • 800 t of phosphates (by-product to be valorized),
• 100 - 500 tonnellate di vetro (sottoprodotto da valorizzare);                 • 150 t of ultimate waste.
• 800 tonnellate di fosfati (sottoprodotto da valorizzare);
• 150 tonnellate di rifiuti finali.                                             Specifically, as regards rare earths, when running at full capacity
                                                                                the process can revalorize more than 90% of phosphorescent
Nello specifico, relativamente alle terre rare, quando applicato a              powders thus recovering the following rare earths in the form of
piena capacità, il processo può rivalorizzare più del 90% di polveri            oxide or formulated materials :
fosforescenti, recuperando quindi le seguenti terre rare in forma di
                                                                                Yttrium (Y2O3)                          Gadolinium (Gd2O3)
ossidi o materiali compositi:
                                                                                Europium (Eu2O3)                        Lanthanum (La2O3)
                                                                                Terbium (Tb4O7)                         Cerium (CeO2)
Itrio (Y2O3)                         Gadolinio (Gd2O3)
Europio (Eu2O3)                      Lantanio (La2O3)                           These elements are easily re-usable in the industry of low energy
Terbio (Tb4O7)                       Cerio (CeO2)                               consumption lamps, and we developed specific trademarks to
                                                                                differentiate between virgin and recycled materials.

Questi elementi sono facilmente riutilizzabili nel settore delle                                      « Origin » product range derived from rare earth recycling
lampade a basso consumo energetico e abbiamo sviluppato
specifici marchi per differenziarli tra materiali vergini e riciclati.

© 2014 SOLVAY - LOOP - IT-EN

                                                                           10
3.2 - Aspetti socioeconomici                                                       3.2 - Socio economics
Il principale effetto socioeconomico del progetto è la creazione di                The main socio-economic effect of the project is the creation of a new
un nuovo processo di riciclaggio che rappresenterà la fonte di nuove               recycling process that will be the source of new industrial activities in
attività industriali in Europa nell’intero settore del riciclaggio.                Europe in the whole recycling field.

Infatti, dal momento che in Europa non esistono fonti principali di                Indeed, as there is no major source of rare earth elements in Europe,
terre rare, questo processo darà origine a nuovi posti di lavoro nel               the creation of this process will be the sources of new industrial
settore industriale.                                                               employment.
I settori di lampade fluorescenti ed LCD richiedono terre rare come                The fluorescent lamp and LCD industries require rares earths elements
materie prime e, quindi, scelgono di stanziare la loro produzione
                                                                                   as raw materials and therefore choose to base their production in Asia,
in Asia, in prossimità delle principali fonti di tali terre. Con questa
                                                                                   next to the major source of rare earths. With this new raw material
nuova fonte di materie prime, queste industrie avranno l’opportunità
                                                                                   source, such industries will have the opportunity to relocate their
di trasferire le loro attività in Europa, incrementando quindi il numero
                                                                                   activities in Europe and thus increasing the number of opportunities
di possibili posti di lavoro.
                                                                                   for job creation.

Inoltre, il progetto stesso ci ha permesso di creare 30 posti di lavoro
                                                                                   Moreover, the project itself allowed us to create 30 jobs (on the
(presso gli stabilimenti di Solvay, La Rochelle e Saint-Fons Chimie).
La creazione diretta di questi posti di lavoro porterà anche a quella              plants of Solvay, La Rochelle and Saint-Fons Chimie). These direct job
indiretta che non siamo ancora riusciti a stimare. Inoltre, queste                 creations will also lead to indirect ones that we have not yet been able
persone hanno beneficiato della formazione per il loro nuovo lavoro,               to estimate. Furthermore, these persons have benefitted from training
incrementando la loro possibilità di occupazione, la conoscenza e il               for their new job, thus increasing their employability, knowledge and
know-how, ottenendo una posizione qualificata.                                     know-how, and so giving them a qualified position.

Questo progetto è particolarmente strategico per l’Europa poiché                   This project is particularly strategic for Europe as it enables the
consente lo sfruttamento di una «miniera urbana» di materiali di                   exploitation of an ‘urban mine’ of strategically important materials.
importanza strategica.                                                             The project also demonstrates for the first time that chemistry can
                                                                                   transform complex wastes into “secondary raw materials” of high
Il progetto dimostra anche, per la prima volta, che la chimica è in                quality and thus completes the recycling loop in Europe for a family of
grado di trasformare rifiuti complessi in «materie prime secondarie»               strategic raw materials.
di alta qualità e, pertanto, completa il ciclo di riciclaggio in Europa per        This will increase the independence of Europe as regards to rare earth
una famiglia strategica di materie prime.                                          elements. It will also help conserve natural resources and reduce the
Ciò accresce l’indipendenza dell’Europa relativamente alle terre rare e            use of environmentally damaging processes in their transformation.
riduce contemporaneamente il consumo di risorse naturali ottenute                  This will ensure Europe has access to a sustainable provision of these
tramite processi che non rispettano le norme basilari di sicurezza,                elements without the risk of shortage that could have dramatic social
salute e ambiente. Ciò garantirà all’Europa l’accesso a una fornitura              and economic effects.
sostenibile di questi elementi senza rischiare carenze che potrebbero
avere drammatici impatti sociali ed economici.

3.3 - Impatto ambientale
In conclusione, il processo SOLVAY
consente:
• La demercurizzazione di rifiuti in
polvere e la valorizzazione di oltre il 90%
delle terre rare contenute in tali rifiuti;
• La riduzione di rifiuti pericolosi;
• La valorizzazione delle terre rare al
livello previsto, anche se la valorizzazione                                                                                            Saint-Fons - FRANCE
di sottoprodotti (principalmente vetro e
fosfati) è ancora problematica;                                                    3.3 - Environmental impact
• L’accesso a un deposito di terre rare in Francia e, in seguito, a miniere        In conclusion, the SOLVAY process enables:
urbane non ancora sfruttate nell’intero territorio europeo. Questo                 • De-mercurization of powder wastes and valorization of more than
esempio viene evidenziato nelle conferenze internazionali insieme                  90% of the rare earths contained in these wastes
a dei premi per l’innovazione che hanno lo scopo di incoraggiare e                 • Reduction of hazardous waste
promuovere altri progetti di riciclaggio.                                          • Rare earth valorization at the level aimed for; however, valorization
                                                                                   of by-products (mainly glass and phosphates) is still a challenge
                                                                                   • Access to a deposit of rare earths in France, and forthwith,
                                                                                   unexploited urban mines over the whole of Europe. This example is
                                                                                   highlighted in international conferences as well as innovation prizes
                                                                                   to encourage and promote other recycling projects.

                                                                              11
Solvay S.A.
                 Rue de Ransbeek, 310
                 1120 Bruxelles
                 Belgique               ©2014 - SOLVAY

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