Brevet FR2336484A1 — publié le 19770722

La présente invention concerne un procédé permettant de séparer du fer, du zinc et du plomb de poussière de gueulard ou de boue de gueulard par filtration. Bu gaz de gueulard, en particulier du gaz de gueulard de hauts fourneaux, entraîne une quantité considérable de poussière de gueulard, c'est-à-dire de grosses et petites particules de minerai fin entraîné, de fragments de coke et analogues. Pour que le gaz de gueulard puisse être utilisé en tant que gaz chaud dans des fours, des foyers de chauffage et des ma -chines, il faut le soumettre à une épuration qui se réalise par les procédas usuels de dépoussiérage et/ou dtépuration de gaz, par exemple à l'aide de cyclones, de laveurs, de filtres mécaniques et d'électrofiltres. La majeure partie de la poussière de gueulard ou de la boue de gueulard obtenue par l'épu- ration du gaz de gueulard est à nouveau amenée au haut fourneau après un frittage préalable. La poussière de gueulard ou boue de gueulard contient, outre du fer et du carbone, encore des métaux lourds, en particulier du plomb et du zinc, qui sont jusqu'à présent ramenés au haut fourneau avec le restant de la poussière de gueulard mais dont l'élimination est souhaitable pour plusieurs raisons. La présente invention crée un procédé permettant de séparer les métaux lourds de la poussière ou boue de gueulard et qui peut être mis en oeuvre par des moyens relativement simples. Ce but est atteint suivant la présente invention en prévoyant au moins trois étapes de réaction réalisées en phase aqueuse 1) suroxydation du fer et filtration du produit schlammeux ainsi obtenu; 2) mise en suspension et acidification d'un premier résidu de filtration, suivies d'une filtration du deuxième produit schlammeux formé, ce qui donne un deuxième résidu de filtration contenant principalement de la boue de fer; et 3) neutralisation du filtrat du deuxième produit schlammeux et filtration subséquente du troisième produit schlammeux formé, ce qui donne un troisième résidu de filtration contenant les métaux lourds précipités. Le fonctionnement d'une installation pour séparer du fer et des métaux lourds de poussière ou de boue de gueulard est décrit ci-après à titre d'exemple et représenté schématiquement sous la forme d'un diagramme au dessin annexé. L'installation illustrée à la figure unique se compose d'un certain nombre de réacteurs dont ceux désignés par 1, 2, 3 et 4 sont représentés et sont tous équipés avantageusement d'un mécanisme agitateur 5. Les appareils de mesure prévus sur chacun des réacteurs 1 à 4 comprennent un pH-mètre 6 pour conduire la réaction dans les différents réacteurs. Dans le réacteur 1 il est en outre prévu pour conduire la réaction un dispositif de mesure redox 7. le réacteur 1 comporte en outre un conduit 8 pour l'alimentation du réacteur 1 en poussière ou boue de gueulard, un conduit 9 pour l'amenée d'eau et un conduit d'amenée 10 dans lequel est incorporée une pompe doseuse Il au moyen de laquelle de l'eau oxygénée est amenée en quantité réglée à partir d'un réservoir 12 au réacteur 1. Celui-ci est relié du c8té de sortie par l'intermédiaire d'un conduit 13 à un dispositif de filtration 14 constitué par exemple par un filtrepresse. Dans le conduit 13 est incorporée une pompe de filtration 15. : partir du dispositif de filtration 14 le résidu de filtration est envoyé par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée 16 au réacteur 2 tandis que le filtrat est évacué par un conduit 17. Le réacteur 2 comporte un mécanisme agitateur 5, un conduit d'amenée 9 pour l'eau, un pE-mètre 6 et un conduit d'amenée 18 dans lequel est incorporée une pompe doseuse Il au moyen de laquelle de l'acide chlorhydrique concentré est amené en quantité réglée à partir d'un réservoir 19 dans le réacteur 2. Celui-ci est relié du côté de sa sortie par l'intermédiaire d'un conduit 20 à un dispositif de filtration 21 constitué par exemple par un filtre-presse. Dans le conduit 20 est incorporée une pompe de filtration 22. A partir du dispositif de filtration 21 le filtrat est envoyé par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée 23 dans le réacteur 3 alors que le résidu de filtration constitué principalement par de la boue de fer est évacué par un conduit 24. le réacteur 3 comporte un mécanisme agitateur 5, un pE-mètre 6 et un conduit d'amenée 25 avec une pompe doseuse Il au moyen de laquelle une solution de soude est amenée en quantité réglée au réacteur 3 Q partir d'une installation de préparation 26 constituée par un silo, un dispositif de dissolution et un récipient de stockage. Le réacteur 3 est relié du côté de sa sortie, par l'intermédiaire d'un conduit 27, à un dispositif de filtration 28 constitué par exemple par un filtre-presse. Dans le conduit 27 se trouve une pompe de filtration 29. A partir du dispositif de filtration 28 le filtrat est dirigé par un conduit 30 dans le réacteur $tandis que le résidu de filtration, constitué principalement par de la boue de plomb, est évacué par un conduit 31. Le réacteur 4 comprend un mécanisme agitateur 5, un pH-mètre 6 et un conduit d'amenée avec une pompe doseuse 11 au moyen de laquelle du lait de chaux est amené en quantité réglée dans le réacteur 4 à partir d'une installation d'alimentation 33 constituée par un silo pour de l'oxyde de calcium hydraté, une instai- lation de préparation de lait de chaux et un récipient de stockage. le réacteur 4 est relié du côté de sa sortie par l'intermédiaire d'un conduit 34 à un dispositif de filtration 35. Dans le conduit 34 se trouve une pompe de filtration 36. A partir du dispositif de filtration 35 le filtrat1 qui ne contient plus de métaux lourds dissous, est évacué par un conduit 37 alors que le résidu de filtration constitué principalement par de la boue de zinc est évacué par le conduit 38. Les deux réacteurs 3 et 4 comportent en outre chacun un conduit d'amenée 39, 40, dans lequel est incorporée une pompe doseuse 41, 42. Les conduits d'amenée 39, 40 sont branchés sur un conduit 43 par lequel une solution dtagent de floculation est amenée en quantités réglées aux réacteurs 3, 4 a' partir d'un dispositif de préparation 44. Au moyen de l'installation décrite ci-dessus la poussière de gueulard ou boue de gueulard est amenée à l'état faiblement alcalin, après quoi le fer bivalent contenu dans la poussière ou boue de gueulard est suroxydé par addition d'eau oxygénée. L'hydroxyde de fer (III) ainsi obtenu n'est pas attaqué sous cette forme par de 1'acide chlorhydrique. Lorsque le produit schlammeux pompé à partir du réacteur 1 par la pompe de filtration 15 a été filtré dans le dispositif de filtration 14, le résidu de filtration est envoyé dans le réacteur 2 tandis que la phase aqueuse est évacuée. Les matières solides du résidu de filtration provenant du dispositif de filtration 14 sont mises en suspension dans de l'eau et acidifiées jusqu'à obtention d'un pH 5 par addition d'acide chlorhydrique concentré.Ainsi le zinc et le plomb se trouvent mis en solution alors que le fer reste dans une large mesure non dissous. Lors de la filtration subséquente effectuée dans le dispositif de filtration 21 le filtrat contenant du zinc et du plomb à l'état dissous est envoyé dans le réacteur 3 alors que le résidu de filtration se compose de boue de fer exempte de zinc et de plomb, laquelle boue est renvoyée dans le haut fourneau. Dans le réacteur 3 le filtrat est neutralisé par addition de soude jusqu'à obtention d'un pH de 6 à 6,5, provoquant ainsi la précipitation de plomb alors que du zinc reste encore en solution. Au tours de la filtration subséquente dans le dispositif de filtration 28 le filtrat contenant encore du zinc dissous est envoyé dans le réacteur 4 alors que le résidu de filtration constitué principalement par de la boue de plomb est évacué en vue d'être traité ultérieurement. Dans le réacteur 4 le filtrat est neutralisé par addition de lait de chaux jusqu'à obtention d'un pli 8,3, auquel cas du zinc précipite. Le filtrat obtenu lors de la filtration subséquente dans le dispositif de filtration 35 ne contient plus de métaux lourds dissous alors que le résidu de filtration est constitué principalement par de la boue de zinc qui peut être évacuée en vue d'être traitée ultérieurement. Le procédé décrit ci-dessus peut être mis en oeuvre aussi bien de manière discontinue, c'est-à-dire par lots de matière, que de façon quasi-continue. Etant donné que la poussière de gueulard et/ou la boue de gueulard se forme continuellement, il faudrait, en cas de mise en oeuvre discontinue du procédé, utiliser pour une étape réactionnelle au moins deux réacteurs et un nombre correspondant de dispositifs de filtration. Dans l'installation décrite, du plomb et du zinc sont obtenus séparément en tant que boues d'hydroxydes et peuvent par conséquent également être amenés séparément à l'installation de mise en oeuvre ultérieure. Comme cette séparation n'est cependant pas très nette, c'est-à-dire que la boue de plomb contient également du zinc et la boue de zinc contient également du plomb, on peut éventuellement renoncer à une production séparée de ces boues de sorte qu'il suffirait de procéder à une précipitation de métaux lourds et que l'on pourrait supprimer l'un des deux réacteurs 3, 4 avec les dispositifs correspondants. REVENDICATION@ 1 - procédé pour separer du fer, du zinc et du plomb de poussière de gueulard ou de boue de gueulard, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois étapes réactionnelles réalisées en phase aqueuse a) suroxydation du fer et filtration du premier produit schlammeux ainsi obtenu ; b) ise en suspension et acidIfIcation d'un premier résidu de filtration suivies d'une filtration du deuxième redut schlammeux formé, ce qui donne un deuxième résidu de filtration contenant surtout de la boue de fer ; et c) neutralisation du filtrat et filtration subséquente du troisième produit schlammeux obtenu, ce qui donne un troi@ième r@sidu de filtration contenant les métaux lourds précipités. 2 - Procédé suivant l@ revendication 1, car et@risé en ce que la suroxydation se réalise au moyen d'eau oxygénée. 3 - Procédé suivant la revondication 1, c@ractérisé en c- que l'acidification du premier résidu de filtration se réalise au moyen d'acide chlorhydrique concentr@ (par exemple à 50 %). 4 - Procédé suivant la revendication 1, @@ractérisé en ce que la neutr@lisation du filtr@t se ré@lise @u moyen de l@it de chaux, c'est-à-dire par exemple du Na2CO3 à 10 %. 5 - Procédé suivant l'une des revendication 1 et 4, caractérisé en ce que la neutralisation du filtrat se réalise en deux étapes, du plomb étant amené à précipiter à un pH relativement faible, par exemple de 6 à 6,5 et étant ensuite séparé par filtration et du zinc étant amené à précipiter à un pH plus élevé, par exemple 8,3, et étant ensuite également séparé par filtration. 6 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est r 'vu pour chaque ;tape réactionnelle au -oins un réacteur 1 à 4 qui est relié du côté de sa sortie à au moins un dispositif de filtration 14, 21, 28, 35. 7 - Installation suivant la revendication C, caractérisée en ce que tout au moins le réacteur pour la -remière te réactionnelle est réalisé sous la forme d'un récipient coulement continu qui est relié. du côté de sa sortie à au moins deux dispositifs de filtration avec lesquels il peut être mis en communication alternativement. 8 - Installation suivant la revendication 6, carac térise en ce qu'elle comprend un dispositif de commande central pour conduire et coordonner automatiquement les étapes réactionnelles.