Brevet FR2508490A1 — publié le 19821231

La présente invention se rapporte à un procédé pour le traitement thermique de cendres volantes riches en plomb et contenant du chlorure qui proviennent du traitement métallurgique de débris d'accumulateurs non décomposés dans un four droit. Lors du traitement thermique de matières premières secondaires et de produits intermédiaires contenant des composés du chlore, il se produit en raison de l'affinité, élevée entre le plomb et le chlore et par suite de la grande pression de la vapeur du chlorure de plomb, des cendres volantes qui contiennent une grande proportion de plomb sous forme de chlorure de plomb. Des cendres volantes de ce type riches en chlorure sont créées en grande quantité lors d'un traitement métallurgique direct de débris d'accumulateurs au plomb dans des fours droits par suite de la décomposition thermique de chlorure de polyvinyle qui constitue le composant principal des éléments séparateurs disposés entre les plaques à grilles positives et négatives des accumulateurs au plomb. Les problèmes posés par le traitement à grande échelle de ces cendres volantes riches en plomb et contenant du chlorure n'ont pas encore été résolus d'une façon satisfaisante. Pour cette raison, les cendres volantes provenant des usines de traitement métallurgique du plomb sont stockées en grande quantité (Erzmetall 30/1976 page 33). Les dangers de pollution résultant de ce stockage et pouvant provenir d'une pénétration des substances solubles dans les nappes d'eau souterraines et d'une érosion par le vent ne peuvent être évités que partiellement. Les pertes en plomb sont également très élevées et ceci aussi bien lors du traitement thermique des débris d'accumulateurs que lors du stockage. Il est connu de faire fondre des chlorures de métaux lourds en additionnant du carbure de calcium (brevet DE 118 177) ou de la chaux et du charbon (brevet DE 939 355) et de faire réagir ces substances de façon à créer des carbures métalliques ou des métaux et du laitier de chlorure. Ces procédés n'ont cependant pas pu s'imposer pour le traitement du chlorure de plomb ou des produits contenant du chlorure de plomb tels que les cendres volantes provenant du traitement métallurgique de débris d'accumulateurs au plomb parce que le chlorure de plomb ne produit pas une réaction suffisamment rapide en raison de la grande affinité entre le plomb et le chlore et de la volatilité élevée du chlorure du plomb. En conséquence, le rendement en plomb métallique est insatisfaisant et il se produit de nouveau des substances intermédiaires contenant des chlorures. La présente invention a pour objet de créer un procédé qui permet un traitement économique des cendres volantes contenant des chlorures et une récupération des métaux d'une certaine valeur, notamment du plomb. Les inconvénients des procédés connus et appartenant à l'état de la technique antérieur proviennent du fait que le plomb présente une grande affinité vis-à-vis du chlore et que le chlorure de plomb présente une pression de vapeur élevée même à des températures basses ce qui entraîne une nouvelle volatilisation importante de sorte que les réactions chimiques en vue de séparer le chlore du plomb ne produisent qu'un effet limité. L'invention a donc pour but de créer un procédé qui permet un traitement thermique des cendres volantes riches en plomb et contenant des chlorures, notamment des cendres volantes provenant du traitement métallurgique de débris d'accumulateurs. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus conformément à l'invention par un procédé qui est caractérisé en ce que les cendres volantes sont mélangées avec de la chaux et sont traitées dans un four tubulaire tournant à une température comprise entre 650 et 8500Cet sous une atmosphère oxydante en ce que le produit cuit se présentant sous forme de clinkers est conduit, à sa sortie du four, dans un bain d'eau pour être traité ensuite selon un procédé connu en vue de récupérer le plomb, en ce qu'une phase métallique créée dans le four est évacuée de ce dernier avec le produit cuit, en ce que les gaz de fumée du four tubulaire tournant passent dans un dispositif de dépoussiérage à eau et en ce que les substances solides ainsi séparées sont ramenées dans le four tubulaire tournant. La récupération des métaux d'une certaine valeur, notamment du plomb, présents dans les clinkers peut s'effectuer de façon simple par un procédé thermique et, de préférence,en même temps que les autres matières contenant du plomb, dans un four droit ou selon un procédé par dép8t dans un four tournant de faible longueur ou selon un procédé permettant l'obtention directe du plomb en utilisant de l'oxygène. Il est avantageux d'utiliser,en tant que dispositif de dépoussiérage à eau, un dépoussiéreur à venturi à la suite duquel s'effectue une séparation du liquide et des substances solides au moyen d'un concentrateur. Dans le dépoussiéreur mais de préférence dans le concentrateur s'effectue simultanément à la séparation des poussières, également, une précipitation des métaux dissous grâce au réglage du pH de l'eau boueuse à une valeur comprise en 7,0 et 9,0 en additionnant de la chaux. Les eaux usées provenant du refroidissement des clinkers contiennent notamment du chlorure de calcium et elles sont conduites avantageusement dans le dépoussiéreur afin de récupérer les métaux dissous. L'invention est expliquée en détail ci-après en réference à un exemple de mise en oeuvre du procédé. Une boue de cendres volantes riche en chlorure et provenant d'un épurateur-de gaz par voie humide d'un four droit dans lequel s'effectue le traitement thermique direct des débris non décomposés des accumulateurs au plomb, contient (en pour cents de la masse) Pb 50 Cl 8,0 Sb 1,5 S 7,5 Sn 0,8 C 9,0 La teneur en carbone provient des composants non brûlés des débris des accumulateurs qui contiennent du carbone et sont volatilisés sous les conditions réductrices du processus se déroulant à l'intérieur du four droit. Après avoir additionné en mélangeant 8 à 12% d'oxyde de calcium à la matière humide ou boueuse celle-ci est introduite dans un four tubulaire tournant et est chauffée à 8000C sous des conditions oxydantes. Lors de son passage dans le four tubulaire tournant la matière, qui à l'état sec se présente sous forme d'une poussière fine, est séchée et recuite de façon à présenter une structure granuleuse d'une grosseur de grains comprise entre i et 15 mm. Les clinkers chauds sont ensuite évacués vers un bassin d'eau à partir duquel ils peuvent être introduits directement dans le lit de fusion du four droit de l'installation de traitement métallurgique des débris d'accumulateur gracie à leur qualité physique avantageuse. La composition des clinkers (en pour cents de la masse) est la suivante Pb 55 Cl 1,5 Sb 1,5 S 5,5 Sn 0,8 C 1,5 CaO 10 En raison de la teneur en carbone des cendres volantes il se forme, malgré l'atmosphère oxydante du four, de petites quantités de plomb métallique qui peuvent cependant être évacuées facilement du four en même temps que le clinker pour être granulées dans le bain d'eau. Les gaz brûlés provenant du four tubulaire tournant traversent un dépoussiéreur à venturi et à l'eau et ils sont ensuite évacués par la cheminée. L'eau de lavage est neutralisée en additionnant de la chaux et les substances solides sont séparées dans un concentrateur. Les boues ainsi obtenues sont recyclées dans le four tubulaire tournant tandis que l'eau contenant du chlorure de calcium et provenant du trop-plein dU concentrateur est évacuée. L'eau de débordement du bain pour 14 refroidissement des clinkers est conduite avantageusement dans le concentrateur en vue d'une séparation des métaux dissous. Le procédé suivant l'invention permet un traitement simple et par voie thermique des cendres volantes riches en plomb, contenant du chlorure et dont la présence posait des problèmes pratiquement insolubles jusqu a ce jour. Le procédé ne crée pas de produits intermédiaires nécessitant un traitement particulier. Grâce au procédé suivant l'invention, il est possible de traiter aussi bien-les cendres volantes riches en plomb et contenant du chlorure qui sont produites en permanence que celles qui ont été stockées en vue de récupérer le plomb et les autres métaux qu'elles contiennent. Par le séchage, la combustion et la volatilisation ainsi que par la transformation en clinker, on obtient une réduction de la masse comprise entre 35 et 60 % par rapport aux cendres volantes mouillées de façon à obtenir une intensité élevée du traitement thermique subséquent des clinkers. La teneur des cendres volantes en composants organiques contenant du carbone fournit, lors de la combustion de ces derniers, une quantité importante de la chaleur nécessaire au procédé et permet ainsi de réduire à un minimum l'utilisation d'une énergie supplémentaire. Le procédé crée les conditions nécessaires à une récupération maximale des métaux et à un rendement économique lors du traitement thermique de débris d'accumulateurs non décomposés au moyen d'un four droit tout en réduisant considérablement les nuisances causées à l'environnement. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le traitement thermique de cendres volantes riches en plomb et contenant du chlorure qui proviennent du traitement métallurgique de débris d'accumulateurs non décomposés dans un four droit, caractérisé en ce que les cendres volantes sont mélangées avec de la chaux et sont traitées dans un four tubulaire tournant à une température comprise entre 650 et 850 "C et sous une atmosphère oxydante, et en ce que le produit cuit se présentant sous forme de clinkers est conduit à sa sortie du four dans un bain d'eau pour être traité ensuite selon un procédé connu en vue de récupérer le plomb, en ce qu'une phase métallique créée dans le four est évacuée de ce dernier avec le produit cuit, en ce que les gaz de fumée du four tubulaire tournant passent dans un dispositif de dépoussiérage à eau et en ce que les substances solides ainsi séparées sont ramenées dans le four tubulaire tournant. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les cendres volantes sont introduites à l'état humide ou boueux dans le four tubulaire tournant 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit recuit et en forme de clinkers est traitée dans un four droit selon un procédé pour la récupération du plomb. 4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit recuit et en forme de clinkers est traité selon un procédé par dépôt dans un four tournant de faible longueur. 5 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le produit en forme de clinkers est soumis à un procédé de récupération direct du plomb en utilisant de l'oxygène. 6 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de dépoussiérage par voie humide est constitué par un dépoussiéreur à venturi et à l'eau et par un concentrateur dans lequel s'effectue la séparation du liquide et des substances solides. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le pH de l'eau de lavage boueuse dans le dispositif de dépoussièrage par voie humide est réglé à une valeur comprise entre 7,0 et 9,0. 8 - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le pH de l'eau de lavage est réglé en additionnant -de la chaux. 9 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau ayant servi au refroidissement des clinkers est conduite dans le dispositif de dépoussiérage par voie humide des gaz brûlés.