Brevet FR2483955A1 — publié le 19811211

Séparation de métaux non volatils d'une poussière contenant des oxydes métalliques. La présente invention concerne un procédé pour séparer des métaux non volatils d'une matière pulvérulente contenant des oxydes métalliques. Elle peut, en particulier, être utilisée dans l'élaboration de chrome à partir d'oxydes métalliques chromifères pulvérulents. Lorsqu'on affine des métaux à l'état fondu suivant des procédés classiques, on obtient des quan- tités considérables de poussière d'oxyde métallique. Cette poussière est normalement séparée des gaz effluents au moyen de filtres à gaz de carneau ou de dispositifs analogues. Rien que dans les pays nordi- ques, environ 50 à 60.000 tonnes de cette poussière d'oxyde métallique sont produites par an. Même après séparation, la poussière a constitué pendant longtemps un inconvénient majeur pour l'environnement car elle contient des quantités consi- dérables de métaux lourds ainsi que des composés de chrome toxiques. Jusqu'à présent, la poussière était stockée comme déchet et déversée car aucun procédé de traitement techniquement ou économiquement possible n'avait été découvert. Sous ce rapport, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.072.504 décrit un procédé pour la réduction d'oxydes métalliques suivant lequel on soumet les oxydes à une préréduction, les gaz réducteurs étant libérés pendant la réduction finale. L'invention améliore le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.072.504 par le fait que l'opération de préréduction qui y est décrite n'est ni nécessaire, ni souhaitable et parce que l'invention convient particulièrement pour le traitement de pous- sière résiduaire (ce traitement n'étant pas mentionné dans le brevet no 4.072.504).. On a maintenant constaté, suivant l'inven- tion, que cette poussière peut être traitée pour la première fois dans des conditions économiquement acceptables. L'invention non seulement évite l'incon- vénient pour l'environnement que représente le stockage de déchets toxiques, mais, en même temps, tire profit des métaux, en particulier du chrome, du nickel et du molbydène présents dans la poussière résiduaire. Dans le procédé conforme à l'invention, la poussière contenant des oxydes métalliques est insuf- flée dans le bas d'un réacteur rempli d'agent réducteur solide et est amené à franchir une zone de réduction engendrée au moyen d'un générateur de plasma, de sorte que les oxydes de métaux non volatils contenus dans la poussière sont soumis en substance instantanément à la réduction finale et à la fusion. En équilibrant l'énergie fournie et la matière contenant l'oxyde métallique, on règle la température du métal obtenu entre 1500 et 16500C. Selon une forme d'exécution préférée de l'invention décrite ci-dessous, la poussière contenant l'oxyde métallique est insufflée dans le réacteur au moyen d'un gaz véhiculaire et le gaz de réaction produit dans la réaction peut avantageusement être recyclé au moins partiellement comme gaz véhiculaire. De plus, des agents formateurs de laitiers et éventuel- lement un combustible comme du carbone et/ou un hydro- carbure, peuvent aussi être ajoutés à ce gaz véhicu- laire. Une fraction du-gaz de réaction produit dans le réacteur peut aussi être utilisé.e comme milieu de transport pour l'énergie thermique et, par conséquent, comme gaz de plasma, si un générateur de plasma est utilisé. Dans la forme d'exécution préférée de l'inven- tion, l'alimentation d'énergie est fournie par de l'énergie électrique, par exemple au moyen d'électrodes classiques ou de brûleurs à plasma. Tout excès de gaz de réaction produit dans la réaction, qui contient principalement de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène gazeux, pe-ut alors être utilisé à d'autres fins, par exemple pour produire de l'électricité. Pour mieux comprendre l'invention, on se référera ci-après à la description d'une forme d'exécu- tion donnée à titre d'exemple avec référence à la figure du dessin annexé qui illustre schématiquement un mode de réalisation de l'invention. Au dessin, un réacteur du type à cuve 1-est pourvu, dans sa partie supérieure, d'un sas d'alimen- tation étanche au gaz 2 pour un agent réducteur solide comme du coke. La température du réacteur est réglée au moyen d'un ou de plusieurs brûleurs à plasma 3. La poussière à traiter est insufflée dans la partie inférieure du réacteur 1 immédiatement devant le brûleur à plasma, à l'aide d'un gaz d'alimentation, par la conduite 4. Le brûleur à plasma est également raccordé à une conduite d'alimentation 5 pour un milieu de transport (gaz de plasma) pour l'énergie thermique. Une fraction du gaz réducteur produit dans le réacteur 1 est récupérée et utilisée comme gaz d'ali- mentation ou comme gaz de plasma. Le gaz réducteur sort du réacteur 1 par une sortie 6 et sa température peut alors être convenablement réglée par passage à travers un échangeur de chaleur 7. Dans l'exemple représenté, environ 20% du gaz réducteur traversant l'échangeur de chaleur 7 sont recyclés comme gaz d'alimentation et gaz de plasma par passage par l'équipement d'épuration de gaz 8, suivi d'un ventilateur et éventuellement d'un compresseur 9. Les 80% restants du gaz réducteur sortant de l'échangeur de chaleur et contenant de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène, peuvent être utilisés à d'autres fins, par exemple pour produire de l'électricité. La conduite de gaz d'alimentation 4, coopère avec un dispositif d'alimentation 10, par exemple un distributeur pneumatique qui est raccordé à un conduit d'alimentation 11 qui coopère, à son tour, avec trois réservoirs de stockage 12, 13, 14 contenant respective- ment la poussière à traiter, la poudre de carbone et l'agent formateur de laitier. En fonctionnement, lorsque la poussière est injectée dans le réacteur, elle est en substance instantanément réduite et la fusion se produit dans la partie inférieure du réacteur. Le métal en fusion descend jusqu'au fond du réacteur et est soutiré par l'intermédiaire d'un conduit de coulée 15 tandis que le laitier est coulé de manière-continue ou intermittente par un conduit de coulée 16. Suivant l'invention, la température souhaitée (par exemple entre 1500 et 16500C) dans la zone de réduction du réacteur peut être facilement réglée au moyen d'un brûleur à plasma. Le réacteur et le lit de coke peuvent, dans ce cas, être dimensionnés de telle façon que la poussière contenant les oxydes métalliques soit recueillie dans la partie inférieure du lit de coke chaud 17 et que le gaz sortant du réacteur soit constitué d'un mélange d'oxyde de carbone et d'hy- drogène gazeux. On peut se référer à l'exemple suivant pour expliquer l'invention avec plus de détails. EXEMPLE.- Une tonne de matière sous la forme de pous- sière contenant des oxydes métalliques, à savoir de la poussière chromifère, est enlevée des parois des filtres à gaz de carneau au cours de l'élaboration d'acier inoxydable. La poussière a une granulométrie initiale de 2 à 6 microns et la composition suivante 13% Cr203 38% Fe203 6% Ni 1,2% MoO3 et pour le, reste du laitier comme CaO, SiO2, etc. La poussière est insufflée de manière continue dans la zone de réaction du réacteur après mélange avec 320 kg de poudre de carbone et 12 kg de SiO2 (agent formateur de laitier). Les besoins en énergie pour maintenir une température d'environ 1550 C dans la zone de réduction sont d'environ 2600 kWh, le chauffage étant assuré à l'aide d'un brûleur à plasma. On obtient le résultat suivant: 475 kg de fer brut avec une teneur en chrome de 21 %, en nickel de 11 % et en molybdène de 2,3 % 620 Nm3 de gaz de réaction comprenant % CO % H2 et 10 % d'un mélange d'hydrogène, de dioxyde de carbone et d'eau. Le gaz de réaction a un pouvoir calorifique de 11 301 kJ/Nm3 (kilojoules/Nm3) (ou 2700 kcal/Nm). BM/CP - 3.02.81 - 25 942 - R EVENDICATIONS 1.- Procédé pour séparer des métaux non volatils d'une matière pulvérulente contenant des oxydes métalliques, caractérisé en ce qu'on insuffle la matière dans la partie inférieure d'un réacteur, ce réacteur contenant un agent réducteur solide, on fait passer la matière première dans une zone de réduction située dans la partie inférieure, cette zone de réduction étant entretenue à l'aide d'un générateur de plasma adjacent, on y soumet ainsi la matière première en substance instantanément à une réduction et à une fusion et on évacue le produit métallique fondu et réduit du bas du réacteur. -. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient la température du produit fondu dans le réacteur à une valeur d'environ 15000C à environ 16500C. 3.- Procédé -suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière première comprend ainsi du carbone ou des hydrocarbures. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la matière première comprend aussi un agent formateur de laitier. 5.- Procédé suivant la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la matière première est insufflée dans le réacteur en même temps qu'un gaz véhiculaire. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une fraction du gaz de réaction produit dans le réacteur est utilisée comme gaz véhiculaire. 7.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'une fraction du gaz de réaction produit dans le réacteur est utilisée comme gaz de plasma. 8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal non volatil est du chrome.