Brevet FR2556368A1 — publié le 19850614

Déchloration de matières de départ pour La production de zinc. L'invention concerne un procédé pour la déchlo- ration et l'oxydation de sous-produits, servant de matière de départ pour l'obtention de zinc, constitués de cendres, oxydes et autres. On estime qu'en Europe seule il existe entre 000 et 60 000 tonnes de cendres de zinc, en plus de tous les autres déchets contenant du zinc. La cendre de zinc est produite comme déchet dans la fabrication du zinc et contient environ 60% de zinc sous forme de métal et d'oxyde. Un sérieux inconvénient concernant les procédés connus à ce jour consiste en ce que la cendre de zinc contient d'importantes quantités de chlore sous forme de chlorures de zinc et autres chlorures, volatiles. La cendre de zinc est une matière de départ très intéressante dans la fabrication du zinc, principa- lement pour des industries secondaires, mais à condition que la cendre puisse être complètement débarrassée du chlore, dans la mesure o le chlore est un poison. Dans les procédés actuels, la cendre de zinc est généralement soumise à un traitement thermique dans un four rotatif, afin d'éliminer les composés volatils du chlore. Le produit déchloruré est alors. utilisé pour fabriquer de l'oxyde de zinc, employé comme pigment ou dans la pro- duction de charges. Le procédé mentionné ci-dessus ne présente cependant que des possibilités limitées de récupération des constituants utiles de la cendre de zinc, avec un rendement correct. Les fours rotatifs ont une très faible capacité et ne sont pas parfaitement étanches aux gaz, ce qui provoque une pollution indésirable de l'environ- nement. Les procédés réalisés dans des fours rotatifs produisent également de grandes quantités de gaz, essen- tiellement parce que la chaleur est générée par combus- tion. En conséquence, l'invention a pour objectif de proposer un procédé qui permette la récupération quanti- tative de constituants exploitables, à partir de matières de départ contenant du chlore, et qui élimine ou réduise les inconvénients liés aux procédés connus. A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce que la matière de départ pour le zinc, contenant du chlore, est alimentée dans un réacteur, elle est chauffée à environ 750 C, l'énergie thermique néces- saire étant fournie par un gaz riche en énergie, chauffé dans un générateur de plasma; et que le chlorure de zinc est soutiré en haut du réacteur et l'oxyde de zinc déchloruré, à un niveau inférieur du réacteur. Le gaz riche en énergie est de préférence un gaz oxydant, de sorte qu'il peut oxyder tout le zinc métallique présent en oxydes de zinc, et évite ainsi les dépôts. Selon un premier mode de réalisation de l'in- vention, la matière de départ du zinc, contenant du chlore, est chargée sous forme pulvérulente au-dessus d'une grille perméable aux gaz, audessous de laquelle est introduit un gaz qui a été chauffé au moyen d'un générateur de plasma, le gaz étant fourni avec un débit permettant de maintenir un lit fluidisé au-dessus de la grille tandis que dans le même temps, l'énergie fournie au générateur de plasma est contrôlée de façon à maintenir une température d'environ 750 C dans la partie supérieure du réacteur, un produit déchloruré comprenant de l'oxyde de zinc étant soutiré à travers une évacuation de gaz en haut du réacteur. Selon un autre mode de réalisation de l'inven- tion, la matière de départ contenant du chlore est chargée sous forme de briquettes ou morceaux à travers une intro- duction étanche aux gaz en haut du réacteur, et de l'oxyde de zinc déchloruré est soutiré du réacteur par le fond de celui-ci, à travers un moyen d'extraction étanche aux gaz, l'expulsion du chlorure de zinc gazeux formé étant effectuée par fourniture d'énergie thermique au moyen d'un gazchauffé dans un générateur de plasma, la quantité de gaz fournie étant propre à maintenir une température d'environ 750 C en haut du réacteur. La description suivante, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est un schéma de principe concernant la déchloruration et l'oxydation de sous-produits pulvé- rulents servant de matière de départ pour le zinc, et la figure 2 est un schéma de principe concer- nant la déchloruration et l'oxydation de sous-produits servant de matière de départ pour le zinc, sous forme de briquettes. Comme on l'a mentionné plus haut, les matières de départ du zinc peuvent provenir de procédés pour la fabrication du zinc, et contiennent alors des cendres de zinc. Des déchets à teneur de zinc sont cependant obtenus également sous forme de composés chimiques et sous forme de copeaux métalliques, matières plastiques, etc. Suivant le type de déchets considéré, le matériau peut être charge, comme nécessaire, sous une forme fine- ment divisée, auquel cas il peut être utilisé un réacteur fonctionnant selon le principe des lits fluidisés, voir figure 1, ou bien le matériau peut être briquetté et chargé dans un réacteur fonctionnant selon le principe des fours à cuve, voir le procédé selon la figure 2. Dans le procédé selon la figure 1, on utilise un réacteur à lit fluidisé. Le matériau de départ pour le zinc, contenant du chlore, est chargé sous forme finement divisée dans le réacteur 1 à travers une entrée 2 située au-dessus d'un fond ou grille 3 perméable aux gaz; par finement divisé on entend ici un matériau de base ayant été broyé en particules d'une dimension n'excédant pas, de préférence, les 5 mm. Les particules doivent être cependant suffisamment grandes pour ne pas être entrainées par le gaz fluidisant, et la dimension des particules doit être apte à produire la durée de séjour nécessaire dans le réacteur, au moyen du gaz fluidisant auquel est conféré une énergie élevée dans un générateur de plasma 4 et qui est alors injecté dans le réacteur 1 à un niveau inférieur à la grille, à une pression supérieure à la pression ambiante. Un produit déchloruré, sous forme d'oxyde de zinc, est alors soutiré à travers le déversoir 5, tandis que le chlorure de zinc gazeux formé est soutiré à tra- vers la sortie des gaz 6 au sommet 7 du réacteur. Le chlorure de zinc gazeux traverse alors un séparateur de poussières 8, en forme de trémie, puis il est mis au contact de l'eau dans un laveur à venturi 9. Le pH de la solution de chlorure de zinc résultante est ajusté à 10 dans un vase, de façon à obtenir du dihydroxyde de zinc. Le gaz épuré peut être ensuite recyclé dans le procédé ou évacué dans l'atmosphère. La poussière séparée dans la trémie 8 contient essentiellement de l'oxyde de zinc, et elle est récupérée en commun avec l'oxyde de zinc déchloruré produit. Le gaz utilisé doit être un gaz oxydant, et peut être de l'air par exemple. La température dans la partie supérieure 11 du lit fluidisé est de préférence environ 750 C. La température dans la station de lavage est à peu près la température ambiante. L'oxyde de zinc déchloruré, qui est soutiré à travers le déversoir 5, est évacué à tra- vers un dispositif de vanne étanche aux gaz de type connu. Dans le procédé illustré par la figure 2, le matériau de départ 21 pour l'obtention du zinc, contenant du chlore, est chargé sous forme de briquettes ou de morceaux au sommet du réacteur 22, à travers une entrée classique 23 étanche aux gaz. Le réacteur fonctionne comme un four à cuve, dans lequel le matériau en briquette constitue une charge 24 qui descend en continu à travers le réacteur. Comme dans le procédé décrit précédemment, l'énergie nécessaire est fournie au moyen de gaz chauffé dans un générateur de plasma 25, la fourniture de l'é- nergie étant régulée de manière à maintenir une tempé-- rature d'environ 750 C au sommet 26 du réacteur. Le chlorure de zinc gazeux est soutiré à travers une sortie de gaz 27 située au sommet du réacteur, tandis que l'oxy- de de zinc déchloruré est déchargé à travers une vanne 29 étanche aux gaz au fond 28 du réacteur. Dans ce dernier cas, lorsque le matériau de départ se trouve sous forme de briquettes, un séparateur de poussière est inutile car les quantités minimes de poussière éventuellement entralnées par le gaz peuvent être aisément capturées dans le laveur à venturi 30, o le chlorure de zinc contenu dans le gaz est recueilli sous la forme d'une solution aqueuse qui peut être con- vertie en hydroxyde de zinc, en ajustant le pH de la solution dans un vase 31. Pendant le processus de lavage mentionné, la température est d'environ 30 C. Le déchet gazeux résultant peut être soit rejeté dans l'atmosphère soit compressé et recyclé dans le procédé. Ainsi, les deux modes de réalisation du procédé selon l'invention permettent la récupération de zinc et d'oxydes de zinc exploitables à partir de tous déchets industriels, ce qu'aucune technique actuelle ne permet de réaliser d'une manière économique et rentable. REVENDICATIONS 1. Procédé de déchloruration et d'oxydation de sous-produits constituant une matière de départ pour l'obtention de zinc, caractérisé en ce que la matière de départ contenant du chlore est chargée dans un réac- teur (1), chauffée à environ 750 C par introduction de gaz chaud dans le réacteur de façon à évaporer le chlo- rure de zinc présent; le chlorure de zinc gazeux est évacué du réacteur à travers une sortie (6) située au sommet (7) du réacteur; et le zinc ainsi que l'oxyde de zinc déchlorurés sont soutirés du réacteur en dessous de la sortie (5) pour le chlorure de zinc gazeux. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le gaz chaud est chauffé dans un généra- teur de plasma (4) situé à l'extérieur du réacteur (1). 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réacteur (1) est un réacteur à lit fluidisé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière de départ pour l'obtention du zinc, renfermant du chlore, est introduite dans le réacteur (1) sous une forme finement divisée à un niveau supérieur à la grille (3) perméable aux gaz; le gaz chaud est introduit à un niveau inférieur à la grille (3) avec un débit propre à maintenir un lit fluidisé au-dessus de la grille (3), tandis que le niveau énergétique du gaz est régulé de façon à maintenir une température d'envi- ron 750 C dans la partie supérieure du réacteur; l'oxyde de zinc déchloruré produit est évacué à travers un déver- soir (5); et le chlorure de zinc gazeux est évacué à travers une sortie (6) au sommet (7) du réacteur (1). 5. Procédé selon le revendication 4, caractérisé en ce que la matière de départ pour l'obtention de zinc, contenant du chlore, finement divisée, présente une dimen- sion des particules de maximum 5 mm. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le chlorure de zinc gazeux traverse un filtre (8) à poussière. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que le chlorure de zinc gazeux est amené au contact d'eau dans un laveur à venturi (9) à une température d'environ 30 C, afin d'obtenir une solution aqueuse de chlorure de zinc. 8_ Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7 caractérisé en ce que le gaz riche en énergie est un gaz oxydant pour oxyder le zinc, présent dans la matière de départ, en oxyde de zinc, afin d'évi- ter les dépôts. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le pH de la solution de chlorure de zinc est ajusté de façon à convertir cette solution en dihydroxyde de zinc. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que la matière de départ pour l'obtention de zinc, contenant du chlore, est introduite dans le réacteur sous forme de morceaux, et que le réacteur comporte une cuve. 11.Procédé selon la revendication-10, caractérisé en ce que le gaz sortant est mis en contact avec de l'eau dans un laveur à venturi à une température d'en- viron 30 C, afin d'obtenir une solution de chlorure de zinc. 12. Procédé selon la revendication 11, caracté- risé en ce que le pH de la solution de chlorure de zinc est ajusté de façon à convertir cette solution en dihy- droxyde de zinc. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisé en ce que le gaz lavé est compressé et recyclé dans le procédé.