Brevet FR2482137A1 — publié le 19811113

- 1 - Procédé -pour la récupération directe de rognure et de poudre de zinc métallique, en -particulier à fines particules La présente invention concerne la récupération de zinc métallique qui est un résidu des opérations de traitement sous la forme de rognure et de poudre à fines particules Ces résidus métalliques ne peuvent pas Atre directe- ment récupérés par une nouvelle fusion puisque les partieules sont entièrement ou partiellemenb revêtues par une pellicule d'oxyde ou par d'autres polluant qui empochent ces particules d'tre directement chargées dans un four de fusion o se trouve du zinc métallique en fusion. On se référera par la suite à la poudre de zinc qui est un résidu du traitement dans la fabrication de l'acier galvanisé: c'est réellement un cas important et ennuyeu d@ récupération du zinc métallique bien entendue ce qui est dit pour la présente invention peut 9tre également appliqué aux résidus de zinc métallique ayant une quelconque autre erigireo La poudre de zinc qui est un résidu du processuo de galvanisation de lacier a, en général, une taille de particule très fine, Légale ou inférieure b la maille 400 (37 P)] et il n'est pas possible de la faire refondre à cause de son extrême finesse et également de la pellicule d'oxyde ou d'autres compÈ- sés qui enrobent chaque granule individuel, Quand la poudre métallique est chargée dans un four de fusion, en fait, elle flotte sur le zinc métallique fondu et, presque immédiatement, elle br le et forme de l'oxyde de zinc sans fondre. Même quand la transformation en agglomérés (ou bri- quettes) est utilisée pour la poudre, on obtient les memes résultats négatifs s les morceaux flottent sur le zinc fondu, ne sont pas mouillés par le bain métallique à cause de la pel^ licule qui enrobe les particules métalliqueset le zinc que ces morceaux contiennent est oxydé bien que plus lentement, puis est transformé en oxyde de zinc. - 2 - Pour ces raisons, la technique classique de récupéra- tion du métal à partir des poudres ou de petites rognures utilise les cycles usuels, c'est-a-dire soit par la voie hydro- métallurgique (dissolution de la poudre dans des solutions di- luées de H2S04, purification de la solution ainsi obtenue et dépôt électrolytique du zinc métallique à partir de cet élec- trolyte), soit par la voie thermique, pour obtenir le zinc sous sa forme d'oxyde pour le traiter ensuite comme un oxyde de zinc primaire. Finalement, d'autres essais de récupération fournis- sent le zinc sous la forme d'un sel de zinc, qui est traité comme mentionné ci-dessus. Ces procédés pour la récupération du zinc impliquent cependant des prix de revient qui sont du m9me ordre de gran- deur que ceux exigés pour le zinc primaire, d'autant plus que, dans la pratique, les mêmes cycles de traitement que pour le zinc primaire sont suivis. Un objet de la présente invention est la fourniture d'un procédé qui consiste k traiter les poudres ou les rognures de zinc métallique afin de détacher celui-ci delacoquille d'oxyde et de l'obtenir sous une forme essentiellement métallique. Un autre objet de la présente invention est la fourni- ture d'un traitement des poudres ou des rognures de zinc afin qu'elles puissent être réintroduites, après transformation en produits comprimésou simplement telles quelles, dans les fours de fusion sans aucun traitement chimique supplémentaire. Le procédé selon la présente invention comprend les stades de traitement détaillés ci-dessous. Le premier stade consiste à lixivier la poudre métallique dans des solutions acides qui contiennent des ions ammonium, tels que des solutions aqueuses de chlorure d'ammonium et/ou d'acide chlorhydrique tamponnée ayant une gamme de pH allant de 4,1 à 4,65. Les con- centrations du chlorure d'ammonium sont comprises entre 50 g/litre et 300 g/litre et, de préférence, entre 150 grammes par litre et 250 grammes par litre. - 3 - Cette opération de lixiviation est effectuée à des températures voisines de la température ordinaire avec des durées de contact comprises entre 10 minutes et 60 minutes et, de préference, entre 15 minutes et 30 minutes, le rapport pon- déral (le l'agent l.ixiviant a la poudre traitée étant maintenu entre 0,2 et 2, et, de préférence, entre 0,8 et 1,2, L'opéra- tion est effectuée en continu ou en discontinu dans des appa- reils classiques, tels que des cuves verticales agitées, des cuves horizontales ou sensiblement horizontales ayant ur sys- tème d'alimentation axial, des réacteurs à plateaux et appa- reils ana].ogues. Après la lixiviation, la poudre traitée est séparée par filtration ou décantation. La liqueur lixiviante est re- cyclée et est enrichie avec du zinc par des opérations d'esso- rage appropriées et en lacomplétant avec une solution fraîche afin de maintenir son efficacité à un niveau désirable. La poudre de zinc traitée de cette façon est sensible- ment dépourvue de pellicules adhérentes d'oxyde et est impré- gnee par la liqueur de lixiviation qui la protèege des attaques ultérieures. Le stade de traitement ultérieur consiste à agglomérer- la poudre telle qu'obtenue de la filtration sous la forme d'un tourteau (humide) et la liqueur de mouillage est un auxiliaire utile afin d'améliorer la mouillabilité des particules métal- liques par le bain de zinc en fusioiin tout en facilitant simul- tanément à la lois la fusion et la fluidification. Ce stade peut être effectué avec des procédés classi- ques pourvu que des particules individuelles et cohérentes puissent être obtenues. Selon un procédé préféré, la transfor- mation eh agglomérés est effectuée sous une pression de 1000 à 105 à 2000 105pascls,et on obtient ainsi des agglomérés ayant une densité comprise entre 5,8 et 5,9o Ces agglomérés sont alimentés direc- tement dans le four de fusion sans aucun traitement supplémen- taire. La présente invention est illustrée par l'exemple dlescriptif et non limitatif ci-après. ETXdHIPLE Dans une cuve en matière plastique ayant un volume d'environ 100 litres, equipée d'un agitateur et remplie avec 60 litres d'une solution dle chlorure d(I'ammnonium (concentration grammes par litre), on introduit en continu pendant environ minutes et tout en agitant la liqueur, 50 kg de poudre de zinc (renfermant 94 'l de zinc métallique). Une lois l'addition terminée, on continue d'agiter pendant encore dix minutes puis on laisseles produits solides se déposer. I;a liqueur surnageante est récupérée par siphlonnage et, après avoir. ete complétée convenablement avec du chlorure d'ammonium frais, est recyclée; la poudre humide est enlevée et transformée directement en agglomérés. La machine à agglo- mérer utilisée est une mnachline du type à fonctionnement discon- tinu capable d'exercer une pression totale de 40 tonnes, qui, lorsqu'elle est repartie sur une surface de 28,2 cm2 (diamètre d'un agglomeré 6 cm) donne une pression unitaire d'environ 1400 105 pascals. On obtient 79 agglomérés pesant environ 550 g chacune et ayant un volume d'environ 110 cm) k 115 cmJ [diarmètre d'en- viron 6 cm pour une epaisseur d'environ 4 cm). La liqueur essorée pendant la transformation en agglo- mérés a été également recueillie et recyclée tandis que les quantités de chlorure d'ammonium restant dans chaque aggloméré sont d'environ 2 go ]) ans un four dle fusion à induction ayant une capacité totale de 100 kg de métal fondu, rempli avec exactement 40 kg de zinc en fusion, h la Lempéra1ure régulée d'environ 50UuC- 510 C, on introduit de à' 10 agglom(res chlaque lois, attendant ensuite que la %empérature du bain métallique atteigne de nouveau la valeur affichée. Avec le -type de four ainsi utilisé, la fusion (le]'ensemble des 79 agglomeres prend 50 à 60 minutes. L'essai donne 82,5 kg do zinc métallique et 5,8 kg de -5- tuthie, cette dernière contenant encore 4 kg de zinc% surtout sous forme dtoxyde de zinc et en partie sous forme de chlorure de zinc, Le complément par rapport aux 50 kg de poudre de zinc de départ (pouvoir réducteur 94 %) contenant 47 kg de zinc métallique est le suivant: 42,5 kg de zinc métallique correspondant à 90,4: % du métal des poudres et à 85 % de la poudre de départ, et 4 kg de zinc sous forme d'o:xyde de zinc correspondant à 8,5 % des poudres, Le procédé selon la présente inventien est extremement simple et bon marche puisqu'il peraet en pratique de d5barro ser complètement l1: poudre et la rognure de zine métaelliqe de l'enveloppo d'oxyde, sans aucune attaque appréciable du métal sous cette formes La consommation myenne lapportée au chlilorure deam monium est limitée à 3 kg par tonne de poudre tr.ié... Le ren- dement en métal pour une poudre ayant u. pouvoir réducteur de 93 % à 94 % atteint 90 % du poids initial de la peudreo La petite quantité de zinc qui n'apparait pas dans le complément n'est pas perdue cependant, puisqutelle est récupérée à parti" des produits essorés de la liqueur de lavage et à partir de la tuthie qui est généralement formée quand le zinc est fondu par les procédés classiques. Une caractéristique non négligeable de la présente invention réside dans le fait que chaque fois que l'on veut avoir la totalité du zinc purifié, ou une partie de celui-ci9 sous forme de poudre, il est possible depuis le tout premier stade de traitement d'obtenir un tel produit, car il faut effectuer seulement un seul stade de lixiviatieon et une opéra- tion de séchage finale, RIEVi;NDlICATIONS 1. Procédé pour la récupération directe de poudre et de rognure à fines particules de zinc métallique, caractérisé par le fait (lue ces poudres sont d'abord lixiviées dans une solution acide contenant des ions ammonium et ayant un pli de 4,1 à 4,b5, qlue la poudre ainsi traitée est separée par fil- tration, qlue le tourteau ainsi obtenu à partir die la poudre traitée est agglomèI;é, après quoi les agglomérés ainsi obtenus sont introduits dans -le four dle fusion. '. Procédé pour la recupération directe de poudre et de rognure, ha fines particules, d(le zinc métallique selon la revendication 1, caractérisé par le fait (lue la solution de lixiviation est une solution de chlorure d'ammonium et/ou une solution tamponnée d'acide chlorhydrique ayant une.concentra- tion comprise entre)0 et 300 grammes par litre, et de préfé- rence entre 150 et 250 grammes par litre. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait (lue le stade de la lixiviation est effectué avec des durées de contact dle 10 minutes à 60 minutes, et de préférence comprises entre 15 minutes et 30 minutes, le rap- port pondéral de la liqueur de lixiviation à la poudre traitée étant maintenu entre 0,2' et 2, et de préférence entre 0,8 et 1,2. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracbtrisé par le fait que l'agglomération est effec- tuée en transformant en agglomérés le tourteau humide de la poudre lixiviée sous une pression de 1000 10 à 2.000 10 pascals.