Brevet FR2167244A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne d'une manière générale les installations de brillantage pour pièces en aluminium, et vise plus particulièrement le traitement d'une partie au moins des eaux de rinçage issues de telles installations. Dans les installations de brillantage pour pièces en aluminium, les pièces à traiter sont trempées pendant un temps déterminé dans un bac contenant un bain de traitement, ou bain de brillantage, puis rincées ; le rinçage se fait également au trempé, en général en deux temps : d'abord dans un bac contenant de l'eau chaude, puis dans un bac où circule en continu de l'eau froide. Le bain de brillantage est constitué par un mélange d'acides phosphorique, sulfurique et chromique ou nitrique dans des proportions appropriées. La réaction à laquelle sont soumises les pièces en aluminium dans ce bain est complexe mais se traduit notamment, d'une part par la mise en solution dans ce bain des cations provenant d'une attaque de surface des pièces en aluminium, et d' autre part dans le cas du bain chromique par l'apparition dans le bain de cations Cr+++, provenant de la réduction des ions Cr+6 ces cations trivalents au delà d'une certaine teneur bloquent la réaction de brillantage. A chaque trempe de pièces en aluminium une partie non négligeable du bain de traitement est entratnée > par adhérence superficielle aux dites pièces. I1 est donc nécessaire de rajouter périodiquement au bain de traitement les quantités de matières premiè- res nScessaires à son maintien à un niveau sensiblement constant. Le bac de rinçage à eau chaude contient au départ de l'eau pure, à une température d'environ 600C. Au fur et à mesure du trempé dans cette eau de pièces en aluminium au préalable immergées dans le bain de traitement, sa teneur en acides crotte Il est usuel, lorsque cette teneur en acides atteint le dixième de la teneur en acides du bain de traitement, de vidanger purement et simplement le contenu du bac de rinçage à la décharge, après traitement approprié de détoxication pour renouvellement complet en eau pure de ce bac de rinçage à eau chaude. Quant au bac de rinçage à l'eau froide, il a pour but d'éliminer par circulation d'eau courante les traces d'acides qui adhèreraient encore aux pièces en aluminium qui y sont trempées. Cette eau de rinçage est elle aussi déversée à la décharge après detoxi cation. De ce processus de traitement résut8ntplusieurs'conséquences désavantageuses : empoisonnement progressif du bain de brillantage par des cations trivalents (au+++ ou Au++++ Cr+++) ; pertes systématiques de matières premières entraînées par les eaux de rinçage, et notamment de l'acide phosphorique, particulièrement coû- teux ; pollution non négligeable par ces eaux de rinçage des décharges dans lesquelles elles sont déversées. La présente invention a pour objet une installation de brillantage pour pièces en aluminium, dans laquelle les inconvénients succintement exposés ci-dessus sont largement minimisés, voire annulés. L'installation de brillantage selon l'invention est du genre comportant un bac pour bain de traitement, et au moins un bac pour eau de rinçage, dans lesquels les pièces en aluminium à traiter sont successivement trempées, et est caractérisée en oe que audit bac de rinçage est associée une unité de récupération comportant successivement au moins une tour à fixation de cations et un corps de concentration à évaporation sous vide. La tour à fixation de cations, qui contient par exemple une résine échangeuse d'ions appropriée, a pour but d'extraire des eaux de rinçage traitées la plus grande partie au moins des cations et et -+ ou Au+++ seul, qu'elles contiennent, sinon la to- talité. Les eaux de rinçage ainsi épurées de ces cations sont concentrées sous vide et peuvent alors tre réutilisées à la recharge du bain de traitement, conjointement avec un appoint en acide chromique ou nitrique juste nécessaire à compenser la perte en ions chrome ou nitrate. On peut certes penser à concentrer à chaud les eaux de rinçage en question, après leur épuration en cations trivalents inactifs. Mais cette concentration, lorsqu'elle est faite à la pression ordinaire, donc à une température d'environ 1000 C, s'accompagne nécessairement d'une dégradation thermique des ions chrome hexavalents restants en ions trivalents venant empoisonner la solution. En effectuant cette concentration sous vide, à une température de l'ordre par exemple de 50- C à 400 C, on évite cette dégradation thermique, et les eaux de rinçage ainsi concentrées peuvent être effectivement récupérées. I1 va de soi que par "concentration sous vide" on entend ici cette expression usuelle dans son sens large, qui n' implique pas forcément un vide très poussé, mais au contraire suggère simplement l'utilisation d'une pression inférieure à la pression ordinaire. Quoi qu'il en soit, grace à t invention, les eaux de rinçage ainsi épurées et concentrées peuvent être recyclées dans le bain de traitement, sans qu'il en résulte une augmentation de la concentration de ce bain en cations trivalents puisque ceux-ci ont été préalablement éliminés. En pratique, et au niveau au moins du bac de rinçage à l'eau chaude d'une installation selon l'invention, eventue llement seul ces cations trivalents sont rejetés à la décharge > /avec la solution d'acide sulfurique servant à la régénération des résines cationiques, les autres matières premières étant récupérées, et il en résulte une économie importante ainsi qu'une diminution notable de la pollution. I1 est salement possible de régénérer l'acide sulfurique, chargé de sulfate de Cr et Al ayant servi à éluer les colonnes de résines cationiques. Selon un développement de l'invention, l'unité de récupération comporte un bac tampon permettant de maintenir le bac de rinçage à l'eau chaude à un niveau constant, et ce bac tampon reçoit l'eau nécessaire à compenser la vapeur évacuée en aval dans le corps à évaporation sous vide. En réglant de manière appropriée cet apport d'eau on peut assurer une dilution notable des eaux de rinçage contenues dans le bac de rinçage à l'eau chaude, et, partant, diminuer d'autant les pertes en matières premieres par entratnement dues aux pièces trai tées passant de ce bac de rinçage à lteau chaude au bac de rinçage à l'eau froide. I1 est alors possible de négliger les pertes au niveau de ce bac de rinçage à l'eau froide. A titre indicatif on précisera à ce sujet que dans les installations antérieures les pertes dans le bac de rinçage à l'eau froide forment en général le tiers des pertes totales. Grâce à la dilution selon l'invention, et pour autant que cette dilution soit par exemple de deux, ces pertes ne sont plus que le sixième des pertes totales, et peuvent donc être négligées, étant entendu que les pertes en amont ont pour l'essentiel été selon l'invention récupérées. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin schématique annexé dont la figure unique est un bloc diagramme d'une installation selon l'invention. Une telle installation comporte de manière usuelle un bac de traitement 10, un bac de rinçage à l'eau chaude 11 et un bac de rinçage à l'eau froide 12, dans lesquels des pièces en aluminium 14 sont successivement trempées, suivant un trajet schématisé en traits interrompus 15. Selon l'invention, au bac 11 est associée une unité de récupération qui comprend globalement un bac tampon 16, deux tours échangeuses d'ions 17A, 173 en parallèle, et un corps d'évaporation sous vide 18. Le bac tampon 16 est alimenté en eaux à traiter par une canalisation de prélèvement 19 piquée sur le bac 11 en formant canalisation de trop-plein ; une canalisation de recyclage 20 comportant une pompe 21 permet le retour d'une partie de ces eaux vers le bac 11, sous la dépendance de vannes 22, 23, ce qui permet le maintien à un niveau constant de ce bac 11. Selon l'invention le bac tampon 16 reçoit en 24 de l'eau pure, dite eau de dilution, sous le contrôle d'une vanne 25 qui peut être asservie à un flotteur ou analogue pour le maintien à niveau constant du bac 16. Un jeu de vannes 26 permet la mise en service de l'une ou l'au- tre des tours 17A, 173, à partir de la canalisation de recyclage 20. Lorsqu'une telle tour qui contient une résine appropriée à la fixation de cations est en service, I'effluent liquide qui la traverse se déverse dans un bac relais 27 ; lorsqu'elle n'est pas en service, on la branche sur un circuit de régénération, pour élimination de la majeure partie au moins des cations préalablement fixés, et rejet de ceux-ci à la décharge. Une canalisation de reprise 28, qui comporte une pompe 29, relie le bac relais 27 au corps d'évaporation sous vide 18. La vapeur qui est extraite de ce dernier est évacuée en 30, cependant que les eaux concentrées obtenues sont dirigées sur un bac relais 31 et reprises par une canalisation de recyclage 32 comportant une pompe 33, pour alimentation du bac de traitement 10, qui par ailleurs reçoit en 35 un appoint en acide chromique ou nitrique. I1 va de soi que la concentration des eaux traitées dans le corps 18 doit de préférence atteindre la concentration initiale du bac 10. Bien entendu la présente invention ne se limite pas à la forme de mise en oeuvre décrite mais englobe toute variante d'exécution, notamment en ce qui concerne les tours à fixation de cations. Par ailleurs, il pourrait être envisagé de brancher sur le bac de rinçage à l'eau froide une unité de récupération semblable à celle décrite pour le bac de rinçage à l'eau chaude ou commune avec celui-ci. REVENDICATIONS 1. Installation de brillantage pour pièces en aluminium du genre comportant un bac pour bain de traitement et au moins un bac pour eau de rinçage dans lesquels lesdites pièces sont successivement trempées, une telle installation caractérisée en ce que, audit bac de rinçage est associée une unité de récupération comportant successivement au moins une tour à fixation de cations et un corps de concentration à évaporation sous vide. 2. Installation de brillantage suivant la. revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de récupération comprend une canalisation de prélèvement piquée sur le bac de rinçage, un bac tampon alimenté par ladite canalisation de prélèvement, une canalisation d'alimentation en eau de dilution alimentant ledit bac tampon, et une canalisation de recyclage établie. entre ledit bac tampon et ledit bac de rinçage. 5. Installation de brillantage suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le bac tampon est interposé entre le bac de rinçage et la tour à fixation de cations. 4. Installation de brillantage suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la canalisation de prélèvement est une canalisation de trop-plein, le bac de rinçage étant un bac à niveau constant. 5. Installation de brillantage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que une canalisation de recyclage est établie entre le corps de concentration sous vide et le bac de traitement. 6. Installation de brillantage suivant ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, comportant successivement un bac de rinçage à l'eau chaude et un bac de rinçage à l'eau froide, l'unité de récupération est branchée sur le bac de rinçage à l'eau chaude.