Brevet FR2189523A1 — publié le 19740125

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour récupérer des matières de valeur, telles que des métaux précieux, des métaux et des substances semblables, à partir de bains de rinçage industriels. La récupération de substances dissoutes dans des solutions aqueuses, qui sont utilisées avec des concentrations déterminées et dans des conditions définies, par exemple pour les finissages de tous types de matériaux, types de grandes difficultés dans l'industrie. Ainsi on ne connait pas encore jusqu'ici de procédé rentable pour récupérer le nickel qui se dépose en quantités importantes dans les bains de rinçage lors de la galvanisation. La récupération de sels métalliques dans le finissage de surfaces métalliques, par exemple de sels de métaux précieux, platine, paladium, rhodium, or, argent, nickel, cuivre, zinc, chrome, cadminium, fer, aluminium etc. présente un grand intérêt.Ceci est valable aussi pour la récupération d'acides organiques, à partir des bains d'oxydation anodique de l'aluminium, par exemple l'acide maléique, et des colorants organiques à partir de bains de rinçage pour la coloration de métaux. La présente invention se propose de fournir un procédé rentable pour récupé rer de telles substances dissoutes dans des solutions aqueuses. L'invention concerne en outre la récupération des substances citées ci-dessus ainsi que par exemple de substances organiques# et minérales à partir d'eaux usées de différentes branches de l'industrie, par exemple le traitement des aliments et l'industrie chimique, dans lesquelles il serait avantageux de récupérer les substances utiles au stade du déversement des eaux usées. Ce problème est résolu, suivant l'invention, grâce au fait que le bain de rinçage est tout d'abord concentré puis est soumis à une osmose inversée. Ces bains de rinçage pèuvent être constitués par des solutions aqueuses de tous types dans lesquelles sont dissoutes des substances qu'il est intéressant de récupérer, par exemple des métaux précieux ou simplement des métaux. L'invention peut être utilisée de façon avantageuse avec des bains de rinçage dits économiques ou dormants étant donné qu'il y apparait une concentration ou un enrichissement des matériaux. Etant donné que ce type de bain est immobile les quantités de liquide qui sont soumises à l'osmose inversée ne sont pas importantes. Si l'on veut récupérer presque totalement les substances de valeur, le liquide doit être reconcentré, ce qui est obtenu en recyclant le concentré, le cas échéant avec interposition d'un réservoir de stockage dans la conduite d'amenée aux cellules d'osmose, ou en disposant au moins un autre étage d'osmose en aval des premières cellules d'osmose inversée , ou en enrichissant le concentré dans des évaporateurs à basse pression disposés en aval. Habituellement, le concentré contient encore des substances nocives et un autre but de l'invention consiste à séparer les substances perturbatrices ou nocives du concentré obtenu pas osmose inversée. Ceci peut être réalisé dans un étage de purification branché en aval des cellules d'osmose et dans lequel le concentré est soumis à un traitement chimique ou à une précipitation, une floculation, une adsorption, un traitement à l'aide de matières échangeuses dotions, une filtration ou un traitement semblable. On peut aussi traiter de nouveau le concentré dans des cellules d'osmose faisant partie de l'étage de purification, étant donné que, pour réutiliser les substances souhaitées, il est important d'éliminer les substances non souhaitées. L'eau pure (perméat) utilisée pour l'osmose inversée peut être utilisée pour remplir les bains de rinçage dormants ou statiques ou par exemple être renvoyée dans le circuit de circulation d'eau dans le finissage de surfaces métalliques où l'on utilise des bains de rinçage courants. La réutilisation du perméat présente l'avantage que la consommation d'eau peut être maintenue très faible. En outre, le procédé de récupération suivant l'invention présente l'avantage que la concentration du bain de rinçage dormant peut être maintenue constante. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, données à titre d'exemple et représentées au dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma d'une installation pour la récupération de substances à partir d'un bain de rinçage dormant, à l'aide d'une osmose inversée. La figure 2 est un schéma d'une installation semblable mais dans laquelle un bain de rinçage courant est disposé en aval du bain de rinçage dormant. La figure 3 est un schéma d'une installation semblable à celle de la figure 2, mais qui peut être combinée avec une installation d'échange d'ions en circuit fermé La référence 10 désigne le bain de traitement, par exemple le bain de galvanisation, dans lequel a lieu le traitement de pièces d'oeuvre de différents types Pour éliminer le liquide de traitement concentré qui est entrainé par un film de liquide adhérant à la pièce d'oeuvre, un bain de rinçage il est disposé en aval du bain de tra#itement. Dans ce bain les substances dissoutes sont concentrées. Il s'agit des substances de valeur pour la récupération desquelles est prévu le dispositif décrit ci-dessous.Dans ce but, la solution aqueuse, évacuée du bain dormant 11 au moyen de la conduite 12 dans laquelle sont insérées des pompes 13 servant à augmenter la pression, est amenée vers des cellules d'osmose 14. Le concentré qui y est extrait est traité, en fonction du degré de purification souhaité, dans un étage de purification désigné dans son ensemble par la référence 15, puis est renvoyé complètement ou partiellement, vers le bain de traitement 10, par l'intermédiaire de la conduite 16.Une vanne à trois voies 19 est branchée en amont de étage de purification, de sorte qu'éventuellement le concentré peut être renvoyé directement dans le bain de traitement #O, sans passer par l'étage de purification Le perméat (eau pure) sortant de la cellule d'osmose 14 est renvoyé vers le bain de rinçage 11, par l'intermédiairede la conduite 18. Pour être enrichi, le concentré peut être envoyé partiellement ou totalement, à partir de la conduite 16,dans la conduite 12, le cas échéant après avoir été rassemblé dans un réservoir, pour être de nouveau admis dans les cellules d'osmose 14. Ce dispositif permet de récupérer presque totalement les substances adhérant aux pièces d'oeuvre et tombant dans le bain de rinçage 11. En outre, ce circuit présente lTavantage de permettre une économie d'eau importante. L'osmose inversée dans les cellules d'osmose 14 permet d'éliminer jusqu'à environ 90 Des processus chimiques et physiques peuvent faire a#pparaitre des produits de dégradation qui se trouvent dans le concentré quittant les cellules d'osmose. Il peut s'agir de substances perturbatrices qui sont apparues lors du traitement des pièces d'oeuvre, par exemple des produits de dégradation de lustrants ou d'agents mouillants dans les bains de galvanisation. lors du renvoi du concentré dans le bain de traitement 10 on risque donc d'augmenter la concentration de ces produits de dégradation dansle bain de traitement. Pour séparer ces substances perturbatrices des substances devant être récupérées pour le bain de traitelnent, on prévoit un étage de purification 15. Lors de la récupération du nickel par exemple l'étage de purification est le siège des processus suivants a) - Précipitation du nickel, lavage du résidu pour éliminer complètement les substances perturbatrices. b) - Traitement du concentré au moyen de charbon actif, traitement à l'aide d'agents échangeurs d'ions, adsorption au moyen de résines d'adsorption et/ou c) - Traitement par une autre osmose inversée et/ou le cas échéant ultrafiltration (filtration extrêmement fine). Dans le schéma représenté dans la figure 2 un autre bain de rinçage 21 est disposé en aval du bain de rinçage dormant . Les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par la même référence. Bien que les substances adhérant aux pièces d'oeuvre soient largement éliminées par rinçage dans le premier bain de rinçage dormant, des petites quantités de substances éventuellement de valeur, dont la récupération est intéressante du moins lorsqu'il s'agit de métaux précieux, platine, or etc. - sont encore entrainées On peut faire en sorte que le perméat sortant des cellules d'osmose par la conduite 18 soit envoyé, pour être de nouveau utilisé, dans le bain de rinçage dormant 11 ainsi que dans le bain courant 28.En outre, une conduite 22 est prévue pour envoyer l'eau de rinçage provenant du bain de rinçage 21, vers les cellules ## osmose, par l'intermédiaire d'une vanne à trois voies. La figure 3 représente un schéma de l'installationdécrite associée à une installation en circuit fermé pour le traitement de l'eau de rinçage. Dans cette installation, l'eau de rinçage est envoyée dans un réservoir collecteur 30 en même temps que d'autres eaux de rinçage provenant de l'installation et est ensuite déminéralisée dans une installation échangeuse d'ions désignée dans son ensemble par la référence 31. Un tel traitement du perméat peut etre très utile dans le cas de certaines substances chimiques. Comme on l'a vu précédemment, environ 90% seulement des substances sont retenues ou extraites dans les cellules d'osmose. La partie restante, repré sentant 10% du perméat, ne présente pas la teneur en sels qui existait avant ltentrée dans les cellules d'osmose. Etant donné que le pouvoir de retenue dans les cellules d'osmose est différent pour les différents sels ou composés chimiques, malgré le taux d'extraction élevé des cellules d'osmose, il peut encore apparaitre un enrichissement dans le circuit fermé de récupération. Pour éviter ceci, il est avantageux que le perméat passe dans l'installation échangeuse d'ions représentée schématiquement dans la figure 3. Si l'on ne prévoit pas d'installation échangeuse d'ions 31 en circuit fermé, on peut prévoir dans le circuit d'eau pure 18 des voies échangeuses d'ions (échangeurs de cations branchés en série avec des échangeurs drions), qui sont repue sentées en pointillés et désignées dans leur ensemble par la référence 32, soit dans le circuit principal soit en dérivation. Le courant d'eau pure est envoyé dans le bain 21 et/ou dans le bain dormant 11. L'eau de rinçage provenant du bain 21 peut être envoyée directement dans le réservoir collecteur 30 pour un traitement ultérieur. Cependant elle peut aussi être envoyée, comme dans la forme de réalisation de la figure 2, dans les cellules d'osmose 14, dans le cas où il stagit de substances chimiques de valeur qu'il est intéressant de récupérer. L'invention va ëtre illustréeà l'aide d'un exemple de traitement pour la récupération de sels de nickel à partir de bains de rinçage dormants ou courants disposés en amont de bains de galvanisation ou nickel. Le bain concentré de galvanisation contenant du nickel possède la composition suivants sulfate de nickel 300 g/l chlorure de nickel 60 g/l acide borique 40 g/l Substances entrainées dans le bain de rinçage dormant sulfate et chlorure de nickel concentration allant jusqu'à 3500 mg/l acide borique 500 mg/l Ce bain de rinçage dormant est envoyé dans l'installation d'osmose. Les résultats sont les suivants concentré perméat sulfate et chlorure de nickel 7 700 mg/l 65 mg/l acide borique 650 mg/l 150 mg/l Le procédé décrit est utilisable dans de nombreuses applications et n'est pas limité uniquement à la récupération de métaux, tels le nickel ou de métaux précieux. Il peut être utilisé aussi par exemple pour la récupération de protéines ou de lactose à partir du petit lait. n peut aussi etre utilisé de façon avantageuse lorsqu'il est très important pour le déroulement du processus de ne pas dépasser une concentration déterminée dans le bain de rinçage, par exemple lorsque cela pourrait conduire à une forte concentration d'une substance chimique attaquant la surface des pièces d'oeuvre ou à la formation de taches sur celles-ci par suite d'un dépôt important, comme cela est le cas par exemple dans les bains de galvanisation. Le traitement de l'eau de rinçage provenant du bain de rinçage permet de maintenir la concentration constante. REVEND ICA T IONS 1 - Procédé pour récupérer des substances de valeur, telles que des métaux, des métaux précieux, à partir de bains de rinçage industri els, caractérisé par le fait qu'il consiste tout d'abord à concentrer le bain de rincage puis à le soumettre à une osmose inversée. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on sépare les substances perturbatrices du concentré obtenu par osmose inversée, par exemple par traitement approprié tel que précipitation, floculation, adsorption, traitement par échangeurs d'ions ou par filtration. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le concentré est soumis successivement à deux traitements d'osmose inversée. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on recycle le concentré en amont des cellules d'osmose. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on renvoie le perméat dans le bain de rinçage. 6 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une cellule d'rismose(l4)est branchée en aval du bain de rinçage (11 - 21). 7 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'une conduite (18) pour le perméat est branchée entre la cellule d'osmose (14) et le bain de rinçage (11 - 21). 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'une installation échangeuse d'ions (32) est insérée dans la conduite (18) pour le perméat. 9 - Dispositif suivant la-revendication 7, caractérisé par le fait que la conduite (18) pour le perméat est raccordée au réservoir collecteur (30) d'une installation échangeuse d'ions (31) pour la récupéråtion de l'eau de rinçage. 10 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le bain de rinçage est un bain dormant. 11 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le bain de rinçage est constitué par un bain de rinçage dormant en aval duquel est disposé un bain de rinçage courant. 12 - Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un étage de purification (15) est branché dansla conduite de retour (16) pour le concentré. 13 - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'une conduite de retour pour le concentré est branchée entre la conduite (16) pour le concentré et la conduite d'aspiration (12) branchée entre le bain de rinçage (11, 12) et la cellule d'osmose (14). 14 - Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé par le fait qu'un réservoir intermédiaire est disposé dans la conduite de retour pour le concentré.