Brevet FR2470352A1 — publié le 19810529

247035: La présente invention concerne un procédé de récu- pération des sels utilisés comme fondants dans les pro- cessus de production d'aluminium secondaire, et de dépous- siérage simultané des fumées du processus, ainsi qu'une installation pour la mise en pratique du procédé. L'industrie de l'aluminium secondaire est soumise à de nombreuses requêtes des autorités locales, nationales et communautaires responsables de l'environnement qui exigent l'élimination, ou du moins une réduction drasti- que, de la pollution de l'environnement. Pratiquement, on lui demande de ne pas dépasser les limites établies par des normes très sévères concernant 1) l'émission de particules solides dans l'atmos- phère, 2) le contenu en sels des eaux résiduelles, 3) l'évacuation de résidus solides polluants. D'autre part, les procédés les plus efficaces, du point de vue de la récupération, pour beaucoup de déchets et résidus d'aluminium avec une teneur en métal basse ou moyenne, exigent l'utilisation du sel (chlorure de sodium ou de potassium ou un mélange des deux) comme fondant, ce qui entraine la production de: - fumées de traitement contenant des particules solides qui sont pratiquement du sel pur; - scories finales essentiellement composés de sel, lequel, en état de fusion, sort du cycle en entraînant hors du bain métallique les stériles (c'est-à-dire les parties non métalliques) et les substances étrangères. En se fondant sur la technique connue, on a proposé, naturellement, d'adopter des méthodes traditionnelles pour l'épuration des fumées, par exemple un lavage dans des scrubbers. Une telle solution permet, en effet, de remédier à la pollution atmosphérique. Il reste, cependant, le problème posé par l'évacuation des eaux du scrubber, qui ont une teneur en sels polluante pour l'environnement. Quant aux scories finales, on n'a pas encore trouvé un moyen satisfaisant de stockage ou un procédé de réu- tilisation qui éviterait, de façon économique, la pollu- tion de l'environnement. En effet, étant donné la grande solubilité dans l'eau de leur constituant principal, le sel, elles ne peuvent pas être déchargées en plein air. Dans certaines zones industrielles du Nord de l'Eu- rope, il est possible de les décharger dans des vieilles mines de sel gemme ou de potasses, mais il s'agit là, évidemment, de solutions valables seulement sur le plan local. Il a été proposé des processus de dissolution avec récupération du sel par concentration des saumures dans des évaporateurs à effet multiple, mais les importants investissements exigés par ces équipements, ainsi que leur coût d'exploitation assez élevé, semblent ne pas pouvoir être acceptés, si ce n'est comme nouvelle charge. Le but principal de l'invention est d'éliminer les inconvénients des systèmes traditionnels d'épuration des produits résiduels des installations pour la production d'aluminium secondaire, et en particulier d'alléger le coût de l'épuration. Un autre but de l'invention est de permettre la ré- cupération du sel contenu dans les scories et les fumées de ce type d'installation, de façon à ce.qu'il puisse être utilisé à nouveau pour la fusion des déchets, ce qui représente un avantage économique considérable. D'autres buts et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de cette description. Selon l'invention donc, un procédé de lavage des fumées et de récupération des sels des scories extraites d'un four de fusion de déchets d'aluminium avec fondant salin, pour la production d'aluminium secondaire, est caractérisé par le fait que les scories salines extraites du four sont traitées avec de l'eau afin d'obtenir un résidu insoluble et une saumure qui est utilisée comme liquide de lavage dans une colonne de lavage des fumées sortant du four, la saumure étant concentrée dans la colonne de lavage pour dissolution du sel entrainé par les fumées et pour évaporation de l'eau jusqu'à satura- tion et précipitation du sel, le sel cristallisé dans la saumure étant séparé-et envoyé au four comme fondant salin. En outre, selon l'invention, une installation pour la mise en pratique de ce procédé comprend: des moyens pour le lavage dans de l'eau des scories extraites du four jusqu'à obtenir une saumure; une colonne de lavage des fumées alimentée avec le liquide de lavage constitué par la saumure en question; un filtre pour la saumure déchargée par la colonne afin de réaliser la séparation de la partie solide cristallisée dans cette saumure; des moyens de recyclage dans la colonne de lavage de la sau- mure filtrée. Pour permettre de mieux identifier les buts et les avantages de l'invention, nous décrivons ci-après une forme de réalisation pratique de celle-ci, en nous réfé- rant au dessin ci-joint, qui est un diagramme schémati- que du procédé selon cette invention. Selon ce schéma, un four de fusion (10) est chargé avec des déchets d'aluminium (11) et des sels (12) comme fondant* En général, le sel est du chlorure de sodium ou de potassium, ou bien un mélange des deux. Du four de fusion on extrait de l'aluminium solidi- fié en lingots (13), des scories salines (14) et des fumées (15). Aussi bien les scories que les fumées ont une teneur élevée en sels. Les scories sont lavées en (16), obtenant ainsi une saumure trouble (17) et une partie solide granulaire (18) contenant un pourcentage appréciable d'aluminium qui est recyclée dans le four (ïo). La saumure trouble (17) est soumise au filtrage et au lavage (19); de là sort la saumure limpide (20) et le résidu solide non métallique lavé (21) qui est envoyé à l'évacuation (22). Les eaux de lavage sont recueillies en (23) et recyclées dans l'équipement de dissolution (14). Selon l'invention, la saumure limpide (20) est en- voyée à un équipement de lavage des fumées (24), lequel la disperse finement en petites gouttes; de cette manière, on provoque aussi bien l'abattage des poussières entral- nées par la fumée, avec dissolution de la partie saline, qu'une cession de chaleur des fumées à la saumure, laquel- le détermine une évaporation de cette dernière et, par conséquent, une concentration ultérieure. Au pied de l'équipement (24) est donc recueillie en (25) une saumure contenant des cristaux de sel qui sont filtrés en (26), séchés en (27) et recyclés en (12) pour être envoyés au four (10). Les eaux mères de filtrage sont recueillies en (28) et recyclées dans l'équipement (24) avec la saumure venant de (20). Les fumées dépoussiérées et la vapeur provenant de l'évaporation de la saumure en (24) sont évacuées par la cheminée (29). Le schéma précédent met en évidence les avantages du procédé selon l'invention, qui permet d'éliminer les scories salines, d'abord en les dissolvant, puis en cris- tallisant à nouveau le sel à l'aide de la chaleur des fumées, donc sans dépense énergétique, tout en assurant le lavage de ces fumées. De cette manière, on résout en même temps le problè- me de l'élimination des scories solides, dont le contenu salin est recyclé - avec les avantages économiques ulté- rieurs que cela représente - et le problème de l'épura- tion efficace des fumées, qui peuvent ainsi être libre- ment déchargées dans l'atmosphère. Le matériel à évacuer est donc essentiellement cons- titué par le résidu non métallique lavé déchargé en (22), lequel, privé de sa partie soluble en (19), a un volume réduit et est assez peu polluant pour l'environnement, de sorte qu'il peut être déchargé sans prendre de 247035. précautions spéciales. Aucun des équipements utilisés pour assurer les dif- férentes phases du processus décrit ci-dessus ne doit avoir de structure particulière ou critique, et cela constitue un avantage non négligeable de l'invention. En particulier, l'équipement (24) est constitué par une colonne de lavage d'un modèle connu, tel l'épurateur Venturi, comprenant donc une colonne à tube Venturi, qui est parcourue par les fumées, lesquelles, dans la partie rétrécie, acquièrent une grande vitesse: c'est là qu'est pulvérisé le liquide finement nébulisé. Le contact liquide-gaz ainsi réalisé est assez sa- tisfaisant en ce qui concerne les buts de l'invention puisqu'il permet une bonne dissolution des substances polluantes et un échange thermique efficace avec évapo- ration et concentration de la solution de lavage. Dans le déroulement pratique du processus, on ob- tient en (20) une saumure limpide pouvant contenir envi- ron 300 g/il de chlorure de sodium ou de potassium, et avec cette saumure sont traitées des fumées à une tempé- rature assez variable (par exemple de 700C à 6000c) contenant jusqu'à 15 g/m3 de sel sous forme de particules solides sous-microniques. Après lavage dans l'épurateur Venturi, auquel est associé un cyclone pour la séparation des petites gouttes du liquide de lavage, la teneur en solides de la fumée ne dépasse pas 50 mg/m3, et la saumure de lavage se con- centre rapidement jusqu'à saturation et séparation du sel en cristaux minuscules. A titre d'exemple, on peut indiquer que le traite- ment des scories salines sortant du four a permis d'ob- tenir 5600 litres de solution saline aqueuse à 305 g/i NaCl. Cette solution a été envoyée à un épurateur Venturi dans lequel étaient aspirées les fumées provenant du four et contenant en moyenne 5 g/m3 de particules soli- des (94 % NaCl, 2 5% A1203 et 4 % de résidus carboneux), avec une température moyenne de 2500C et un débit de 2000 Nm3/h. Le lavage est effectué en alimentant l'épurateur avec la solution saline au moyen d'une pompe, à raison de 1200 1/h. Après huit heures de fonctionnement de l'équipement, période au cours de laquelle les gaz produits par le four sortent du lavage à une température moyenne de 680C et avec une teneur moyenne en particules solides de 32 mg/m3, la solution s'est réduite à 3600 litres (315 g/l NaCl) et il a été obtenu, par filtrage et sé- chage, 640 kg de sel dont la qualité et les caractéris- tiques permettent la réutilisation dans le four. Il est évident que la forme de réalisation pratique de l'invention décrite ci-dessus, ainsi que les données quantitatives fournies, ne constituent qu'un exemple visant à mieux faire comprendre les avantages et les buts de l'invention. Dans l'esprit des principes qui guident cette intention, de nombreuses variantes peuvent être adoptées par les experts de cette technique, à condition, toutefois, de ne pas sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le lavage des fumées et la récupé- ration des sels des scories extraites d'un four de fusion de déchets d'aluminium avec fondant salin, pour la pro- duction d'aluminium secondaire, caractérisé par le fait que les scories salines extraites du four sont traitées avec de l'eau afin d'obtenir un résidu insoluble et une saumure qui est utilisée comme liquide de lavage dans une colonne de lavage des fumées extraites du four, la saumure étant concentrée dans la colonne de lavage pour dissolu- tion du. sel entraîné par les fumées et pour évaporation de l'eau jusqu'à saturation et précipitation du sel, le sel cristallisé dans la saumure étant séparé et renvoyé au four comme fondant salin. 2 - Procédé conforme à la revendication 1, dans le- quel les scories salines déchargées du four sont traitées avec de l'eau pour la dissolution de leur partie saline, de façon à obtenir une partie métallique (granulaire) recyclée dans le four et une saumure trouble soumise à filtrage pour la séparation d'une partie solide, dirigée ensuite vers l'évacuation, et d'une saumure limpide en- voyée à la colonne de lavage. 3 - Procédé conforme à la revendication 1, dans le- quel la saumure utilisée comme liquide de lavage des fumées est envoyée à la colonne de lavage, récupérée après nébulisation dans les fumées, filtrée pour la sé- paration de la partie solide, constituée principalement par le sel cristallisé à recycler dans le four, et de la partie liquide recyclée dans la colonne comme liquide de lavage. 4 - Procédé conforme à la revendication 1, dans le- quel la colonne de lavage est constituée par un épurateur Venturi, le liquide de lavage constitué par la saumure étant nébulisé dans la partie rétrécie de cet épurateur. 5 - Installation pour le lavage des fumées et la récupération des sels extraits d'un four de fusion de déchets d'aluminium avec fondant- salin, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, installation comprenant: des moyens pour le lavage dans de l'eau des scories extraites du four jusqu'à obtention d'une saumure; une colonne de lavage des fu- mées alimentée avec le liquide de lavage constitué par cette saumure; un filtre de la saumure provenant de la colonne pour la séparation de la partie solide cristalli- sée dans cette saumure; des moyens de recyclage dans la colonne de lavage de la saumure filtrée. 6 - Installation conforme à la revendication 5, dans laquelle la colonne de lavage est un épurateur Venturi. 7 - Installation conforme à la revendication 5, dans laquelle les moyens de lavage des scories extraites du four comprennent: un équipement de dissolution dans lequel est dissoute la partie saline des scories et écar- tée la partie insoluble; et un dispositif de filtrage et lavage de la saumure trouble résultant de cette dissolu- tion pour obtenir une saumure limpide.