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EP2614165A1 - Procede de valorisation de poussieres d'acieries electriques - Google Patents

Procede de valorisation de poussieres d'acieries electriques

Info

Publication number
EP2614165A1
EP2614165A1 EP11773034.1A EP11773034A EP2614165A1 EP 2614165 A1 EP2614165 A1 EP 2614165A1 EP 11773034 A EP11773034 A EP 11773034A EP 2614165 A1 EP2614165 A1 EP 2614165A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dust
weight
water
source
balls
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11773034.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Georges Schmickrath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Associates Researchers and Engineers
Original Assignee
Associates Researchers and Engineers
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Associates Researchers and Engineers filed Critical Associates Researchers and Engineers
Publication of EP2614165A1 publication Critical patent/EP2614165A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • C22B1/245—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic with carbonaceous material for the production of coked agglomerates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/248—Binding; Briquetting ; Granulating of metal scrap or alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/02—Working-up flue dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B19/00—Obtaining zinc or zinc oxide
    • C22B19/30—Obtaining zinc or zinc oxide from metallic residues or scraps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of the treatment of dust from steelworks, in particular dust from electrical steelworks.
  • Steel mill dust contains variable amounts of elements such as zinc, iron, lead, copper, manganese, chromium, cadmium, chlorine and fluorine. This variability depends on the quality of the scrap used.
  • a typical composition of steel mill dust can be illustrated as follows:
  • Waelz process implementing a carbon reduction / oxidation in rotary kilns.
  • patent application WO 99/53108 reviews various processes for treating steelworks dust, in particular electrical steelworks. Other processes for the treatment or recovery of dust from electrical steelworks are described in patent applications EP 441 051, EP 453 151, EP 1 439 237, FR 2 757 540, WO 98/01590, WO 01/06299 and WO 2005/059038, and in US5942198.
  • Chlorine and fluorine are poisons for acid leaching plants in zinc plants. Indeed, in acidic medium, the chlorides and the fluorides are very corrosive and besides the problems of chemical engineering which they pose, the release of chlorine and fluorine at the anode of the electrolyses is not acceptable.
  • One of the objectives of the present invention is therefore to significantly reduce the chlorine and fluorine content of electric steel mill dust after washing with water by promoting the formation of water-soluble sodium chloride and fluoride.
  • Another object of the present invention is to minimize the presence of zinc ferrite in the dust to minimize the solubilization of iron during acid leaching.
  • Another object of the present invention is to enhance the dust of electric steel mills by enriching them with zinc and lead.
  • the invention therefore relates to a method of treating electric steel mill (PAE) dusts by partial recycling said dust, after agglomeration, in the electric furnace for the production of steel.
  • the method according to the invention consists in particular in recovering part of the PAE at the outlet of the bag filter intended to treat the steelworks fumes, to agglomerate PAE recovered with a source of sodium oxide and a carbon source, and then reintroduce the compacted PAE into the aforementioned electric furnace.
  • Non-recycled PAE at the end of the new heat treatment can advantageously be washed with water.
  • Figure 1 schematically shows a conventional method of producing steel.
  • Figure 2 schematically shows the method according to the invention.
  • Figure 3 schematically shows a particular embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates the process conventionally carried out in so-called "second-melting" electric steelworks, in which recovery scrap is melted in the presence of additives (lime and fluorine) in an electric furnace (1), temperatures generally between 1200 ° C and 1600 ° C.
  • the slag is removed and the steel is recovered.
  • Gases produced during the production of steel contain particles and / or dust; these gases must be purified before being discharged into the atmosphere.
  • a bag filter (2) is used which retains the dust contained in the gases.
  • the valorization of dust from electrical steelworks is low insofar as it requires a pyrometallurgical and / or hydrometallurgical treatment whose cost is not negligible.
  • a very large proportion of electric steel mill dust is stored in a landfill suitable for the storage of industrial waste (class 1) or reprocessed by the Waelz process.
  • the present invention aims to make more efficient and less expensive the dust of electric steel mills while reducing the amount of dust produced and therefore limiting the possible impact on the environment of a storage of such waste.
  • the invention relates to a process for recovering the dust from electric steelworks derived from second-stage electric steel furnace furnaces, in which part of the dust collected in a baghouse filter (12) is agglomerated in the presence of a source. of sodium oxide and a source of carbon to form balls, the balls thus obtained being then introduced into the electric furnace (13).
  • a source of sodium oxide and a source of carbon to form balls
  • the balls thus obtained being then introduced into the electric furnace (13).
  • about 30% to about 75% (by weight), preferably about 40% to about 60%, of the amount of dust collected in the baghouse (12) is agglomerated in the presence of a source of sodium oxide and a source of carbon.
  • the remainder of the dust can be stored after having been advantageously washed to remove soluble chlorides and fluorides in the water.
  • the term "agglomerated in the presence of a source of sodium oxide and a source of carbon" means that the PAEs are agglomerated only with the source of sodium oxide and the carbon source.
  • the source of sodium oxide is chosen from NaOH or Na 2 CO 3 .
  • Sodium oxide very alkaline, only exists at high temperature, in the absence of water or carbon dioxide; at high temperature, soda and sodium carbonate decompose into sodium oxide:
  • the preferred source of sodium oxide is sodium carbonate because the evolution of hydrogen at high temperature is undesirable.
  • about 1% by weight to about 5% by weight, preferably about 3% to about 4% by weight of sodium oxide source is used, based on the weight of dust to be agglomerated.
  • sodium carbonate when sodium carbonate is used, it is generally in the form of a solution, for example a concentrated solution at approximately 250 g / l.
  • the source of sodium oxide is replaced by potassium carbonate, that is to say that the portion of the dust collected in the baghouse (12) is agglomerated in the presence of of potassium carbonate and the carbon source to form balls.
  • Potassium carbonate is generally used in amounts comparable to those indicated above for the source of sodium oxide.
  • the carbon source may be selected from pulverized coal, heavy fuel oil, pitch, sawdust or a mixture of these materials; pulverized coal is a preferred source of carbon for the implementation of the process of the invention.
  • about 10% by weight is used at about 20% by weight of carbon source, based on the weight of dust to be agglomerated.
  • the agglomeration of the dust in the presence of the source of sodium oxide and the carbon source can be carried out according to techniques well known to those skilled in the art. For example, dusts from the baghouse, the source of sodium oxide and the carbon source are mixed with a twin-screw kneader screw, and the mixture is ball-shaped using a bricklayer. The mixer is fed by means of a feeding screw and the mixture is agglomerated under a pressure of about 150 to 200 bar.
  • the balls thus obtained are then introduced into the electric furnace (13) with scrap metal, preferably at the bottom of the crucible to limit the outflows of dust at the beginning of the heating, at a rate of about 1% by weight to about 2% by weight. of balls, in relation to the weight of scrap.
  • the dust generated by melting the scrap is captured after cooling, conventionally, in the baghouse filter (12); the amount of dust collected is obviously larger (about 30 to 40% more) but this increased amount is acceptable without modification of existing filtration facilities.
  • Part of the dust thus collected ie about 30% to about 75% (by weight), preferably about 40% to about 60%, of the amount of dust collected in the baghouse
  • the part of the dust which is not recycled that is to say the dust intended for storage
  • a water washing unit 14
  • Washing with water may include the following steps; a) kneading the dusts in water, at a solid concentration of between about 250 g / l and about 1000 g / l, for a period generally between about 15 min and about 1 h;
  • This variant is particularly advantageous for reducing the chlorine and fluorine content of the PAEs.
  • the pH can be adjusted in line to a value of about 8-9 in step c); the removal of traces of Pb and Cd in solution is ensured by the addition of Na 2 S in order to precipitate PbS and CdS respectively; it is then necessary to filter the washing water, for example on a filter cartridge or sand filter.
  • the process according to the invention makes it possible to limit the formation of insoluble chlorides and fluorides (PbCb and CaF, for the most part) and to reduce the amount of iron present and / or to avoid the formation of ferrite by promoting the formation of 'hematite.
  • the chlorides and fluorides mentioned above result from neutralization in the fumes collected above the furnace, hydrochloric and hydrofluoric acid by Na. very alkaline and very reactive oxide, or by K 2 0, which facilitates the formation of NaO and NaF, or KCl and KF, to the detriment of other chlorides and fluorides.
  • recycled electric steel mill (EAF) dusts present, after washing, a content of Cl ⁇ 0.05% and a content of F ⁇ 0.01% (the% is expressed by weight, relative to the total weight of the PAE composition).
  • the process according to the invention also makes it possible to enrich the lead and zinc content of the dusts of electrical steelworks.
  • Balls are prepared by mixing in a double screw PAE, sodium carbonate in concentrated solution at 250 g / l (80 to 400 l / h, fed by a pump) and pulverized coal (100 to 200 kg / h) . This mixture feeds a briqueteuse, by means of a feeding screw, and agglomerates under a pressure of about 150 to 200 bar to form balls.
  • the mass balance of the process shows a significant reduction in the mass of PAE from about 20 kg / t of steel (process without dust recycling) to about 14 kg / t of steel (process according to the invention).
  • pelletization with a source of Na 2 O in this case Na 2 CO 3 , makes it possible to reduce the proportion of insoluble zinc and provides reducing capacity by decomposition of the carbonate. carbon monoxide. It can also be noted a reduction in the amount of dioxins (cyclic organochlorine compounds) present; indeed, the consumption of chlorine by Na 2 0 limits the available chlorine for the formation of dioxins.
  • This type of product can be efficiently valorized insofar as it is likely to be used in zinc production plants by sulfur hydrometallurgy.
  • wash waters are discharged into the sea after pH adjustment (using HCI or CC1 ⁇ 2), possibly after safety sulphurization and finishing filtration.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de valorisation des poussières d'aciéries électriques issues de fours d'aciéries électriques de seconde fusion, dans lequel une partie des poussières recueillies après fusion au four électrique est agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium et d'une source de carbone pour former des boulets, les boulets ainsi obtenus étant ensuite introduits dans ledit four électrique avec des ferrailles.

Description

Procédé de valorisation de poussières d'aciéries électriques
La présente invention se rapporte au domaine technique du traitement des poussières d'aciéries, notamment des poussières d'aciéries électriques.
Etat de la technique
Les poussières d'aciéries électriques sont récupérées par des filtres à manches destinés à la captation des cendres des fumées des fours de deuxième fusion des aciéries électriques. Ces aciéries sont généralement alimentées par des ferrailles de récupération, dont la composition reflète notamment celle des carcasses d'automobile - composées d'aciers doux et inox, chromés, phosphatés, cadmiés et/ou électrozingués, alliés, mélangés à des câbles de cuivre et à leur connectique, des batteries au plomb, des plastiques (PVC, PE, PP, PTFE, PVDF, etc.), ou des peintures - ainsi que celle des déchets du bâtiment - aciers doux, galvanisés, phosphatés, mélangés à des déchets minéraux (béton, silicoalumineux) ou des peintures.
Les poussières d'aciéries contiennent des quantités variables en éléments tels que zinc, fer, plomb, cuivre, manganèse, chrome, cadmium, chlore, fluor. Cette variabilité dépend de la qualité des ferrailles utilisées.
Une composition type de poussière d'aciérie peut être illustrée comme ci après :
Les teneurs élevées en zinc et plomb de ces poussières, associées aux quantités très importantes de ces poussières - 15 à 20 kg / T d'acier soit plusieurs millions de tonnes / an dans le monde - incitent à réfléchir à leur valorisation.
De multiples procédés ont été étudiés à cet effet ces 50 dernières années, par voie pyrométallurgique ou hydrométallurgique acide ou alcaline, sans succès majeur, hormis le procédé Waelz, mettant en œuvre une réduction / oxydation au carbone dans des fours tournants. La simplicité et la production d'un demi-produit - oxydes de zinc et de plomb (60 % Zn et 10 % Pb) - ont fait le succès du procédé Waelz.
La demande de brevet WO 99/53108 passe en revue différents procédés de traitement des poussières d'aciéries, notamment d'aciéries électriques. D'autres procédés de traitement ou de valorisation de poussières d'aciéries électriques sont décrits dans les demandes de brevet EP 441 051, EP 453 151, EP 1 439 237, FR 2 757 540, WO 98/01590, WO 01/06299 et WO 2005/059038, et dans le brevet US5942198.
Cependant, ces différents procédés conduisent à la récupération de mélanges de métaux contenant des quantités non négligeables de chlore et de fluor, du fait de l'abondance de ces deux éléments dans les poussières d'aciéries électriques. Or le chlore et le fluor sont des poisons pour les installations de lixiviation acide des usines à zinc. En effet, en milieu acide, les chlorures et les fluorures sont très corrosifs et outre les problèmes de génie chimique qu'ils posent, le dégagement de chlore et de fluor à l'anode des électrolyses n'est pas acceptable.
Un autre problème réside dans la proportion de zinc combiné au fer / zinc total dans les poussières d'aciéries électriques, proportion qui peut varier de 25 à 75 % selon les aciéries. En effet, le zinc combiné au fer sous forme de ferrite (ZnFe. O..) est plus difficilement mobilisable que le zinc sous forme de zincite (ZnO) ; le rendement en zinc obtenu par lixiviation sulfurique classique (H2S04 25 %) varie selon les poussières d'aciéries électriques de 25 à 85 %. Les ferrites de zinc résistant à l'attaque à froid, il est nécessaire de pratiquer une lixiviation sulfurique à chaud (90 /95 °C) pour obtenir un rendement en zinc acceptable (> 92 %) ; la conséquence immédiate est la solubilisation du fer ;
ZnFe204 + H, SO,, → ZnS04 + Fe2(S04)3 + H20
La séparation Zn / Fe nécessite ensuite la précipitation du fer par neutralisation à pH > 4, sous forme de goethite (hydroxyde) très difficile à filtrer ou de jarosite plus facile à filtrer mais volumineuse et encombrante. Ainsi, une quantité importante de ferrite dans les poussières entraîne un mauvais rendement ou un problème de résidus à éliminer.
Résumé de l'invention
Un des objectifs de la présente invention est donc de réduire de manière significative la teneur en chlore et en fluor des poussières d'aciéries électriques après lavage à l'eau en favorisant la formation de chlorure et fluorure de sodium solubles dans l'eau.
Un autre objectif de la présente invention consiste à limiter au maximum la présence de ferrite de zinc dans les poussières pour minimiser la solubilisation du fer lors de la lixiviation acide.
Un autre objectif de la présente invention consiste à valoriser les poussières d'aciéries électriques en les enrichissant en zinc et en plomb.
Ces objectifs sont atteints en mettant en œuvre le procédé selon l'invention décrit ci-après.
L'invention concerne donc un procédé de traitement de poussières d'aciéries électriques (PAE) par recyclage partiel desdites poussières, après agglomération, dans le four électrique servant à la production d'acier. Le procédé conforme à l'invention consiste notamment à récupérer une partie des PAE à la sortie du filtre à manches prévu pour traiter les fumées d'aciéries, à agglomérer les PAE récupérées à l'aide d'une source d'oxyde de sodium et d'une source de carbone, puis à réintroduire les PAE compactées dans le four électrique susmentionné. Les PAE non recyclées à l'issue du nouveau traitement thermique peuvent avantageusement faire l'objet d'un lavage à l'eau. Description des figures
La figure 1 représente de manière schématique un procédé conventionnel de production d'acier.
La figure 2 représente de manière schématique le procédé selon l'invention. La figure 3 représente de manière schématique un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention.
Description de l'invention
La figure 1 illustre le procédé mis en œuvre de manière conventionnelle dans les aciéries électriques dites de « seconde fusion », dans lequel on fond des ferrailles de récupération en présence d'additifs (chaux et fluorine) dans un four électrique (1), à des températures généralement comprises entre 1200°C et 1600°C. Dans ce procédé, les scories sont éliminées et on récupère l'acier. Les gaz produits lors de la production de l'acier contiennent des particules et/ou des poussières ; ces gaz doivent être épurés avant d'être évacués dans l'atmosphère. On utilise à cet effet un filtre à manches (2) qui retient les poussières contenues dans les gaz. La valorisation des poussières d'aciéries électriques est faible dans la mesure où elle nécessite un traitement pyrométallurgique et/ou hydrométallurgique dont le coût n'est pas négligeable. Ainsi, une très grande proportion de poussières d'aciéries électriques est stockée dans une décharge adaptée au stockage des déchets industriels (classe 1) ou retraitée par le procédé Waelz.
La présente invention a pour objectif de valoriser de manière plus efficace et moins coûteuse les poussières d'aciéries électriques tout en diminuant la quantité de poussières produites et donc en limitant l'impact éventuel sur l'environnement d'un stockage de tels déchets.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de valorisation des poussières d'aciéries électriques issues de fours d'aciéries électriques de seconde fusion, dans lequel une partie des poussières recueillies dans un filtre à manches ( 12) est agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium et d'une source de carbone pour former des boulets, les boulets ainsi obtenus étant ensuite introduits dans le four électrique (13). Selon le procédé de l'invention, environ 30% à environ 75% (en poids), de préférence environ 40% à environ 60%, de la quantité de poussières recueillies dans le filtre à manches (12) est agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium et d'une source de carbone. Le reste des poussières peut être stocké après avoir été avantageusement lavé pour éliminer chlorures et fluorures solubles dans l'eau. On entend par « agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium et d'une source de carbone » le fait que les PAE sont agglomérées uniquement avec la source d'oxyde de sodium et la source de carbone.
La source d'oxyde de sodium est choisie parmi NaOH ou Na2C03. L'oxyde de sodium, très alcalin, n'existe en effet qu'à haute température, en absence d'eau ou de gaz carbonique ; à haute température, la soude et le carbonate de sodium se décomposent en oxyde de sodium :
2NaOH → Na,0 + H2T
Na2C03 → Na20 + C02î
D'un point de vue pratique, la source d'oxyde de sodium préférée est le carbonate de sodium car le dégagement d'hydrogène, à haute température, n'est pas souhaitable. Avantageusement, on utilise environ 1% en poids à environ 5% en poids, de préférence environ 3% à environ 4% en poids de source d'oxyde de sodium, rapporté au poids de poussières devant être agglomérées. A titre purement indicatif, lorsqu'on utilise du carbonate de sodium, celui-ci est généralement sous la forme d'une solution, par exemple une solution concentrée à environ 250 g/1.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la source d'oxyde de sodium est remplacée par du carbonate de potassium, c'est-à-dire que la partie des poussières recueillies dans le filtre à manches (12) est agglomérée en présence de carbonate de potassium et de la source de carbone pour former des boulets. Le carbonate de potassium est généralement utilisé dans des quantités comparables à celles indiquées ci-dessus pour la source d'oxyde de sodium.
La source de carbone peut être choisie parmi le charbon pulvérisé, le fuel lourd, le brai, la sciure de bois ou un mélange de ces matériaux ; le charbon pulvérisé est une source de carbone préférée pour la mise en œuvre du procédé de l'invention. Avantageusement, on utilise environ 10% en poids à environ 20% en poids de source de carbone, rapporté au poids de poussières devant être agglomérées.
L'agglomération des poussières en présence de la source d'oxyde de sodium et de la source de carbone peut être effectuée selon des techniques bien connues de l'homme du métier. Par exemple, on mélange les poussières issues du filtre à manches, la source d'oxyde de sodium et la source de carbone au moyen d'une vis malaxeuse de type vis double, puis le mélange est mis sous forme de boulets à l'aide d'une briqueteuse. L'alimentation de la briqueteuse en mélange s'effectue au moyen d'une vis de gavage et le mélange est aggloméré sous une pression d'environ 150 à 200 bars.
Les boulets ainsi obtenus sont ensuite enfournés dans le four électrique (13) avec des ferrailles, de préférence en fond de creuset pour limiter les envolements de poussières au début du chauffage, à raison d'environ 1% en poids à environ 2% en poids de boulets, par rapport au poids de ferrailles.
Les poussières générées par la fusion des ferrailles sont captées après refroidissement, de manière conventionnelle, dans le filtre à manches (12) ; la quantité de poussières recueillie est évidemment plus grande (environ 30 à 40 % de plus) mais cette quantité accrue est acceptable sans modification des installations de filtration existantes. Une partie des poussières ainsi recueillies (soit environ 30% à environ 75% (en poids), de préférence environ 40% à environ 60%, de la quantité de poussières recueillies dans le filtre à manches) est recyclée comme décrit précédemment, l'autre partie est conditionnée pour être stockée.
Selon une variante du procédé de l'invention, représentée à la figure 3, la partie des poussières qui n'est pas recyclée (c'est-à-dire les poussières destinées au stockage), soit environ 25% à environ 70% (en poids) de la quantité de poussières recueillies dans le filtre à manches, est traitée dans une unité de lavage à l'eau (14). Le lavage à l'eau peut comprendre les étapes suivantes ; a) un malaxage des poussières dans l'eau, à une concentration solide comprise entre environ 250 g/1 et environ 1000 g/1, pendant une durée généralement comprise entre environ 15 min et environ 1 h ;
b) une filtration sous pression (typiquement, d'environ 15 bars), par exemple sur filtre presse, préférentiellement équipé de plateaux à membrane, du « produit » résultant du malaxage ;
c) un lavage final à l'eau du résidu (de poussières) obtenu, par percolation à contre courant, à raison d'environ 0,2 à environ 0,6 m3 d'eau / tonne de poussières ;
d) un séchage des poussières ;
e) éventuellement, un bouletage sans additif du produit fini, pour faciliter le transport et la manutention finale.
Cette variante est particulièrement avantageuse pour réduite la teneur en chlore et en fluor des PAE.
Selon un mode de réalisation particulier, le pH peut être ajusté en ligne à une valeur d'environ 8-9 lors de l'étape c) ; l'élimination des traces de Pb et Cd en solution est assurée par l'addition de Na2S afin de précipiter PbS et CdS respectivement ; il convient alors de filtrer les eaux de lavage, par exemple sur filtre à cartouches ou filtre à sable.
Les différents équipements et techniques nécessaires à la mise en œuvre du lavage décrit ci-dessus, relèvent des connaissances générales de l'homme du métier. Le procédé selon l'invention permet de limiter la formation des chlorures et fluorures insolubles (PbCb et CaF,. pour l'essentiel) et de réduire la quantité de fer présent et/ou d'éviter la formation de ferrite en favorisant la formation d'hématite.
Les chlorures et fluorures susmentionnés résultent de la neutralisation dans les fumées captées au dessus du four, des acides chlorhydrique et fluorhydrique par Na. , oxyde très alcalin et très réactif, ou par K20, ce qui facilite la formation de NaO et NaF, ou de KCI et KF, au détriment des autres chlorures et fluorures. Ainsi, les poussières d'aciéries électriques (PAE) recyclées présentent, après lavage, une teneur en Cl < 0,05 % et une teneur en F < 0,01 % (les % sont exprimés en poids, relativement au poids total de la composition de PAE).
Le procédé selon l'invention permet également d'enrichir la teneur en plomb et en zinc des poussières d'aciéries électriques.
L'invention va être illustrée à l'aide de l'exemple ci-dessous, donné à titre purement illustratif.
Exemple
Un essai semi-industriel a été réalisé sur un échantillon de PAE, captées dans un filtre à manches en sortie de four électrique. Cet échantillon a la composition suivante :
On prépare des boulets en mélangeant dans une vis double des PAE, du carbonate de sodium en solution concentrée à 250 g/1 (80 à 400 l/h, alimentation par une pompe) et en charbon pulvérisé (100 à 200 kg/h). Ce mélange alimente une briqueteuse, au moyen d'une vis de gavage, et s'agglomère sous une pression d'environ 150 à 200 bars pour former de boulets.
Ces boulets sont ensuite enfournés dans un four électrique avec des ferrailles (à raison d'environ 1,5% en poids de boulets, par rapport au poids de ferrailles). Le chauffage des boulets conduit aux réactions suivantes ; Réduction des oxydes dans les ferrailles et le bain de fusion :
ZnO + C → Zn + CO
ZnFe204 + 4C → Zn + 2Fe + 4CO
PbO + C → Pb + CO
Oxydation des métaux vaporisés dans les fumées au dessus du bain de fusion 2Fe + 3/202 -> Fe203
Zn + ½ 02 → ZnO
Pb + ½ 02 → PbO
ZnO + Fe203 → ZnFe204
Une analyse des poussières générées par la fusion des ferrailles et captées, après refroidissement, dans un filtre à manches, révèle la composition suivante ;
Le bilan masse du procédé montre une réduction significative de la masse des PAE d'environ 20 kg/t d'acier (procédé sans recyclage des poussières) à environ 14 kg/t d'acier (procédé selon l'invention).
Par ailleurs, une lixiviation sulfurique à froid de ces PAE conduit à une solubilisation de 92% à 94% du zinc ; ce résultat montre qu'une fraction du fer est sous forme hématite et non ferrite et, donc, que la recombinaison Fe;0; / ZnO est partielle. L'explication de cette recombinaison partielle réside dans la formation de zincate de sodium, avec l'excès d'oxyde de sodium disponible selon le schéma réactionnel suivant ;
Na20 + ZnO → a.;ZnO?
en compétition avec la formation de ferrite de zinc :
ZnO + Fe203 → ZnFe204
L'ajout de carbonate de sodium lors du bouletage favorise donc la formation de zincate et limite la formation de ferrite de zinc.
Ainsi, outre la neutralisation du chlore et du fluor, le bouletage avec une source de Na20, en l'occurrence Na2C03, permet de réduire la proportion de zinc insoluble et apporte de la capacité réductrice par la décomposition du carbonate en oxyde de carbone. On peut également noter une réduction de la quantité des dioxines (composés organochlorés cycliques) présentes ; en effet, la consommation du chlore par Na20 limite le chlore disponible pour la formation des dioxines.
Les PAE « recyclées » sont ensuite lavées en mettant en œuvre les étapes suivantes :
malaxage des PAE dans l'eau, à une concentration solide d'environ 1000 g/1, pendant environ 30 min ;
filtration sous pression d'environ 15 bars, sur filtre presse équipé de plateaux à membrane, du « produit » résultant du malaxage ;
lavage final à l'eau par percolation à contre courant, à raison d'environ 0,5 m3 d'eau / tonne de PAE ;
séchage des PAE.
Après lavage, le rendement masse est de 88 % et la composition des PAE est la suivante : Elément % en poids Elément % en poids
Zn 42 Mg 0,5
Pb 8 Na 0,1
Fe 14,5 K 0,1
Cu 0,6 Si 9
Cd 0,06 Al 3,5
Cr 0,6 Cl 0,04
Mn 4,5 F 0,01
Ca 4,5 humidité 15
Ce type de produit peut être valorisé dans la mesure où il est susceptibl d'être utilisé dans les ateliers de production de zinc par hydrométallurgie sulfurique.
Par ailleurs, les eaux de lavage (pH = 8,5) ont les caractéristiques suivantes
Ces eaux de lavage sont rejetables en mer après un ajustement du pH (au moyen de HCI ou CC½), éventuellement après une sulfuration de sécurité et une filtration de finition.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de valorisation des poussières d'aciéries électriques issues de fours d'aciéries électriques de seconde fusion, dans lequel une partie des poussières recueillies dans un filtre à manches (12) est agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium (Na20) et d'une source de carbone pour former des boulets, les boulets ainsi obtenus étant ensuite chauffés dans un four électrique (11) avec des ferrailles puis recueillies dans le filtre à manches (12),
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la quantité de poussières, recueillies dans le filtre à manches ( 12), utilisée pour former les boulets est comprise entre environ 30% et environ 75% (en poids), de préférence entre environ 40% et environ 60% (en poids), par rapport à la quantité totale de poussières recueillies.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la source d'oxyde de sodium est choisie parmi NaOH ou Na2C03/ et est utilisée en une quantité d'environ 1% en poids à environ 5% en poids, de préférence environ 3% à environ 4%, par rapport au poids de poussières devant être agglomérées.
4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la source d'oxyde de sodium (Na20) est remplacée par du carbonate de potassium.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la source de carbone est choisie parmi le charbon pulvérisé, le fuel lourd, le brai, la sciure de bois ou un mélange de ces matériaux, et est utilisée en une quantité d'environ 10% en poids à environ 20%, rapporté au poids de poussières devant être agglomérées.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le rapport pondéral entre les boulets et les ferrailles enfournés dans le four (11) est compris entre environ 1 : 100 et environ 2 ; 100.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel une partie des poussières recueillies dans le filtre à manches (12) après chauffage des boulets avec les ferrailles est lavée à l'eau,
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les poussières d'aciéries électriques présentent, après lavage, une teneur en Cl < 0,05 % et une teneur en F < 0,01 % (% exprimés en poids, relativement au poids total de la composition des poussières d'aciéries électriques).
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le lavage à l'eau comprend les étapes suivantes :
a) un malaxage des poussières dans l'eau, à une concentration solide comprise entre environ 250 g/1 et environ 1000 g/1 ;
b) une filtration sous pression du produit résultant du malaxage ;
c) un lavage final à l'eau du résidu obtenu par percolation à contre courant, à raison d'environ 0,2 à environ 0,6 m3 d'eau / tonne de poussière ;
d) un séchage des poussières.
10. Procédé pour réduire la teneur en chlore et en fluor de poussières d'aciéries électriques issues de fours d'aciéries électriques de seconde fusion, dans lequel (i) une partie des poussières recueillies dans un filtre à manches (12) est agglomérée en présence d'une source d'oxyde de sodium (Na20) et d'une source de carbone pour former des boulets ; (ii) les boulets ainsi obtenus sont ensuite chauffés dans un four électrique (11) avec des ferrailles puis recueillies dans le filtre à manches (12) ; et (iii) une partie des poussières ainsi recueillies est lavée à l'eau.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel la quantité de poussières, recueillies dans le filtre à manches (12), utilisée pour former les boulets est comprise entre environ 30% et environ 75% (en poids), de préférence entre environ 40% et environ 60% (en poids), par rapport à la quantité totale de poussières recueillies.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la source d'oxyde de sodium est choisie parmi NaOH ou Na2C03, et est utilisée en une quantité d'environ
1% en poids à environ 5% en poids, de préférence environ 3% à environ 4%, par rapport au poids de poussières devant être agglomérées.
13. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel la source d'oxyde de sodium (Na20) est remplacée par du carbonate de potassium.
14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, dans lequel la source de carbone est choisie parmi le charbon pulvérisé, le fuel lourd, le brai, la sciure de bois ou un mélange de ces matériaux, et est utilisée en une quantité d'environ 10% en poids à environ 20%, rapporté au poids de poussières devant être agglomérées.
15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, dans lequel le rapport pondéral entre les boulets et les ferrailles enfournés dans le four (11) est compris entre environ 1 : 100 et environ 2 : 100.
16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, dans lequel le lavage à l'eau comprend les étapes suivantes :
a) un malaxage des poussières dans l'eau, à une concentration solide comprise entre environ 250 g/1 et environ 1000 g/1 ;
b) une filtration sous pression du produit résultant du malaxage ;
c) un lavage final à l'eau du résidu obtenu par percolation à contre courant, à raison d'environ 0,2 à environ 0,6 m3 d'eau / tonne de poussière ;
d) un séchage des poussières.
17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, dans lequel les poussières d'aciéries électriques présentent, après lavage, une teneur en Cl < 0,05 % et une teneur en F < 0,01 % (% exprimés en poids, relativement au poids total de la composition des poussières d'aciéries électriques).
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