Brevet FR2543975A1 — publié le 19841012

Procédé pour permettre le rejet d'une scorie sidérurgique contenant des composés oxydes du sodium et du phosphore, sur un terril ou un crassier La présente invention a pour objet un procédé pour le traitement des scories sidérurgiques contenant des composés oxydes du sodium et du phosphore en vue de permettre leur rejet définitif sur un terril ou un crassier. On connaSt une technique d'affinage d'alliages ferreux, plus particulièrement de fonte et d'acier, dans laquelle ces alliages sont soumis, à l'état fondu, à un traitement de déphosphoration et de désulfuration au moyen de carbonate de sodium, la déphosphoration étant opérée en milieu oxydant. Cette technique d'affinage trouve une application dans la déphosphoration et la désulfuration de la fonte, préalablement à sa décarburation en convertisseur d'aciérie. Elle nécessite une consommation importante de carbonate de sodium et s'accompagne d'une production abondante de scories riches en sodium et en phosphore (REVUE DE METALLURGIE, Cahiers d'Informations Techniques - 78ème annee, n 7, juillet 1981, T.EMI "Progrès récents I I, dans ltélaboration de l'acier à l'oxygène, notamment au Japon", pages 639 à 651 : pages 649 à 651). Le rejet de telles scories sur un terril ou un crassier pourrait présenter un inconvénient, du fait de leurs teneurs élevées en composés hydrosolubles du sodium et du phosphore. Sous l'action des précipitations atmosphériques, ces composés hydrosolubles passeraient progressivement en solution, notamment à l'état de phosphate et de silicate de sodium qui risqueraient de contaminer les nappes d'eau souterraines et les cours d'eau. Pour contourner cette difficulté on a songé à traiter ces scories pour en extraire le phosphore et le sodium. A cet effet, selon un procédé connu, on disperse la scorie dans de l'eau, on filtre le liquide résultant pour en séparer les matières insolubles, puis on additionne de l'hydroxyde de calcium de manière à précipiter du phosphate de calcium, on filtre la suspension ainsi formée, on recueille le précipité de phosphate de calcium et on traite le filtrat avec un gaz contenant de l'anhydride carbonique, pour cristalliser du bicarbonate de sodium que l'on recueille par filtration (CENTRAL PATENTS INDEX, Basic Abstracts Journal, Section E, Week A/22, 12 July 1978, Derwent Publications Ltd, Londres (Grande-Bretagne), abrégé 39003A/22 : demande de brevet japonais 78/42200 déposée le 29 septembre 1976, de NIPPON STEEL CORP).Ce procédé connu présente le désavantage de nécessiter trois étapes de filtration, qui sont des opérations longues et coûteuses. Deux de ces trois étapes de filtration précèdent la cristallisation du bicarbonate de sodium et il est nécessaire de les réaliser avec grand soin, afin de produire du bicarbonate de sodium de bonne qualité, valorisable par exemple en verrerie ou en sidérurgie apyres avoir subi un traitement de conversion en monocarbonate de sodium. Le rendement de la réaction de l'hydroxyde de calcium avec les composés du sodium et du phosphore en milieu aqueux est par ailleurs faible, de sorte que ce procédé connu impose généralement la mise en oeuvre d'un excès important d'hydroxyde de calcium, qui n'est pas récupérable, complique la filtration et grève davantage encore le coût du procédé. Par ailleurs, les fontes industrielles produites au haut fourneau ou au four électrique contiennent généralement une teneur non négligeable en silicium. Au cours d'un traitement de déphosphoration-désulfuration de la fonte par le carbonate de soude, la quasi totalité du silicium de la fonte passe dans la scorie à l'état de silice. La présence de silice dans la scorie contrecarre grandement le traitement ultérieur de la scorie par le procédé connu précité, car, lors de l'étape de lixiviation de la scorie, la silice passe a l'état colloïdal dans l'eau, ce qui constitue un obstacle important à une filtration efficace. L'invention vise à fournir un procédé simple et économique pour le traitement des scories sidérurgiques qui évite les inconvénients du procédé connu décrit plus haut et permet leur rejet sur un terril ou un crassier, sans risquer une contamination des eaux souterraines et de surface. L'invention concerne a cet effet un procédé pour permettre le rejet d'une scorie sidérurgique contenant des composés oxydés du sodium et du phosphore. sur un terril ou un crassier, selon lequel on ajoute a la scorie maintenue à l'état fondu, un composé basique de métal alcalino-terreux capable de former avec le phosphore de la scorie, un composé insoluble dans l'eau. Dans le procédé selon l'invention, la scorie sidérurgique mise en oeuvre peut être toute scorie contenant des composés du sodium et du phosphore. Elle consiste avantageusement en une scorie résultant d'un traitement de déphosphoration et de désulfuration d'un alliage ferreux tel que de l'acier et plus généralement de la fonte produite au haut fourneau ou au four électrique. Elle. peut éventuellement contenir d'autres constituants habituels des scories sidérurgiques, notamment des composés du silicium, du manganèse, du fer, du soufre et du calcium, généralement des oxydes de ces éléments. Le composé basique de métal alcalino-terreux doit etre choisi parmi ceux capables de réagir avec les composés du phosphore et du silicium de la scorie, en formant alors du phosphate de metal alcalino-terreux et du silicate de métal alcalino-terreux insolubles dans l'eau. Il peut etre choisi avantageusement parmi les oxydes, les hydroxydes et les carbonates de métal alcalino-terreux ou leurs mélanges. Les oxydes s'avent particulièrement avantageux, l'oxyde de calcium étant préféré. Le composé basique de métal alcalino-terreux est mis en oeuvre en quantité suffisante pour insolubiliser la totalité du phosphore et, le cas échéant, du silicium de la scorie, l'insolubilisation consistant a faire passer le phosphore et, le cas échéant, le silicium de la scorie, dans des composés insolubles dans l'eau, notamment du phosphate et du silicate de calcium et éventuellement des sels mixtes de calcium et d'autres éléments de la scorie, notamment du sodium. Selon l'invention, on ajoute le composé basique de métal alcalino-terreux à la scorie pendant que celle-ci est maintenue à l'état fondu. A cet effet, on peut par exemple disposer d'abord le composé basique de métal alcalino-terreux dans une nacelle servant à recueillir la scorie, puis verser la scorie en fusion dans la nacelle. On prèfère selon un mode d'exécution particulier du procédé, ajouter le composé basique a la scorie dès sa formation et, de préférence, pendant qu'elle est en contact avec le bain métallique qu'elle a servi a affiner, le bain jouant alors le rôle d'un volant thermique.Dans ce mode d'exécution du procédé selon l'invention, le composé basique de métal alcalino-terreux peut être ajouté a la scorie à l'issue du procédé d'affinage du bain métallique ou pendant celui-ci. En variante, on peut l'ajouter directement, in situ, au bain métallique avant les autres matieres scorifiables servant a la formation de la scorie ou en même temps que celles-ci. Par exemple, dans le cas où le procédé d'affinage est un procédé de déphosphoration et de désulfuration d'un bain d'alliage ferreux, par exemple de fonte, on peut ajouter simultanément du carbonate de sodium et de l'oxyde de métal alcalino-terreux sur le bain métallique, par exemple sous la forme de blocs composites de carbonate de sodium et d'oxyde de métal alcalino-terreux. Selon l'invention, après avoir ajouté le composé basique de métal alcalino-terreux à la scorie à l'état fondu, on évacue ou rejette la scorie sur un terril ou un crassier, sans la traiter au préalable avec de l'eau. Pour rejeter la scorie sur le terril ou le crassier, on peut avantageusement l'y déverser telle quelle à l'état fondu ; en variante, on peut aussi la verser d'abord dans une poche de coulée, l'y laisser se solidifier à l'air, puis transférer la scorie solidifiée sur le crassier. Le procédé selon l'invention permet, pour la première fois, de rejeter sur un terril ou un crassier, des scories initialement riches en composés hydrosolubles du phosphore et du sodium, plus spécialemment des scories provenant de la déphosphoration de la fonte par du carbonate de sodium. Par ailleurs, eomparé au procédé connu décrit plus haut, le procédé selon l'invention permet des rendements plus élevés pour la réaction du composé basique de métal alcalino-terreux, en permettant notamment l'utilisation de celui-ci a l'état d'oxyde, par exemple d'oxyde de calcium, qui est très réactif, et il présente l'avantage supplémentaire d'une grande simplification, du fait qu'il ne nécessite pas d'étapes de lixiviation et de filtration. Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante de la figure unique du dessin annexé, qui représente, à titre d'exemple, un schéma d'une forme d'exécution particulière du procédé selon l'invention. Le procédé schématisé à la figure concerne le traitement d'une scorie sodique résultant d'un traitement de déphosphoration et de désulfuration par du carbonate de sodium, d'un bain de fonte produite par exemple au haut fourneau ou au four électrique. On a effectué un traitement de déphosphoration et de désulfuration de la fonte par du carbonate de sodium. A l'issue du traitement, on a obtenu, dans une poche réfractaire 1, un bain de fonte 4 épurée en silicium, en phosphore et en soufre et une scorie sodique 5 a l'état fondu, contenant principalement des composés du sodium, du phosphore, du soufre et du silicium. La scorie 5 a été traitée conformément au procédé selon l'invention. A cet effet, on verse dans la poche 1, immédiatement après formation de la scorie 5 sur le bain de fonte 4, une quantité suffisante d'oxyde de calcium 6 pour convertir la totalité du silicium et du phosphore de la scorie en phosphate de calcium et en silicate de calcium. On procède éventuellement à un brassage de la scorie, par exemple par insufflation d'un courant d'air, pour accélérer la dispersion de l'oxyde de calcium. On décrasse ensuite la fonte 4 que l'on transfère à l'aciérie et on déverse la scorie 5, telle quelle, à l'état fondu, sur un terril 7, où elle se solidifie. Selon une variante du procédé qui vient d'être décrit, la scorie 5 recueillie du décrassage du bain de fonte 4 est déversée dans une poche réfractaire ou en bassin, où on la laisse se solidifier. La scorie solidifiée est ensuite évacuée telle quelle sur un crassier. Pour faciliter l'évacuation de la scorie vers le crassier, on peut la soumettre à un traitement préalable de concassage et de broyage. A titre d'exemple, on a soumis une fonte hématite à un prétraitement de désiliciation, puis à un traitement de déphosphoration et de désulfuration et, à cet effet, on l'a traitée avec 17 kg de carbonate de sodium par tonne de fonte. A l'issue du traitement de déphosphoration et désulfuration, le bain de fonte affinée était recouvert d'une couche de 17 kg environ de scorie fondue par tonne de fonte, ayant la composition pondéraie suivante CaO : 5 z SiO2 : 7,4 % Fe : 5 % MnO : 6 z P205 16 % S : 1% Na20 : 57 % Pour traiter cette scorie conformément au procédé selon l'invention, schématisé à la figure 1, on lui ajoute 4,4 kg dioxyde de calcium par tonne de fonte, tandis qu'elle est à l'état fondu sur le bain de fonte. On brasse éventuellement le mélange de scorie et d'oxyde de calcium pour accélérer la réaction de celui-ci avec le silicium et le phosphore. La scorie résultante contenait, par tonne de fonte, 8,4 kg de mélange de silicate et de phosphate de calcium et était ainsi prête à etre déversée telle quelle sur un terril. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour permettre le rejet d'une scorie sidérurgique contenant des composés oxydés du sodium et du phosphore, sur un terril ou un crassier, caracterise en ce quton ajoute à la scorie (5) maintenue à l'état fondu, un composé basique de métal alcalinoterreux (6) capable de former avec le phosphore de la scorie, un composé insoluble dans l'eau. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on met en oeuvre une quantité de composé basique de métal alcalinoterreux (6) suffisante pour insolubiliser la totalité du phosphore de la scorie (5). 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans le cas d'une scorie (5) contenant un composé oxydé du silicium, on sélectionne le composé basique de métal alcalino-terreux (6) parmi ceux capables de former avec le silicium, un composé insoluble dans l'eau, et on met en oeuvre une quantité suffisante dudit composé basique de métal alcalino-terreux (6) pour insolubiliser la totalité du phosphore et du silicium de la scorie (5). 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on rejette la scorie à l'état fondu sur le terril (7), 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est appliqué à une scorie (5) obtenue lors d'un traitement de déphosphoration et de désulfuration d'un bain de fonte (4) par du carbonate de sodium. 6 - Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on ajoute le composé basique de métal alcalino-terreux (6) à la scorie (5) in situ sur le bain de fonte (4). 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on ajoute le composé basique de métal alcalino-terreux (6) sur le bain de fonte (4) avec des matières scorifiables servant à la formation de la scorie. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on choisit le composé basique de métal alcalinoterreux (6) parmi les oxydes des métaux alcalino-terreux. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le composé basique de métal alcalino-terreux (6) est de l'oxyde de calcium.