Brevet FR2625512A1 — publié le 19890707

La présente invention concerne des procédés de valorisation des déchets industriels, résultant de la combustion de combustibles utilisés dans les fours thermiques. On utilise des combustibles solides, liquides et/ou gaz et on obtient des gaz de combustion et des déchets comme des scories, laitiers, des cendres et des cendres volatiles. Les gaz de combustions sont en général le bioxyde et monoxyde de carbon, accompagnés par le bioxyde et trioxyde de soufre. si le combustible contient du soufre et des composés du soufre. -Les gaz de combustion peuvent avoir en suspension des scories, des laitiers, des poudres légères ou moins légères. En général les scories et les laitiers se déposent dans la chambre de combustion et les suspensions (poudre de charbon, oxydes métalliques, sels minéraux) sont conduites vers les installations de dépoussiérage et/ou vers les cheminées. Les déchets peuvent être retenus dans les parties métalliques (ex. tuyaux de la chaudière) comme des scories. Les chaudières fonctionnant à haute température qui brûlent notamment des fuels résiduels et/ou fuels haute teneur en soufre sont à l'origine de deux types de difficultés, qui peuvent être dues à la présence de vanadium, de sodium de soufre. L'oxyde de vanadium et le sulfate de sodium se fondent et forment des scories ou mâchefer sur les tubes. de surchauffeur et sur les supports. Les scories obstruent les canaux de passage des gaz et provoquent une corrosion de la surface métallique à haute température. En plus, dus à des scories et du mâchefer, de l'oxyde sulfurique se forme dans les parties plus froides du foyer, contenant le réchauffeur d'air et I'économiseur, ce qui pose dans ces zones des problèmes de corrosion. Afin de remédier à ces inconvénients, on peut introduire des additifs dans la zone de combustion, on augmente la température de fusion des cendres, dépassant 15800. Les cendres formées sont de grosses particules. L'acide sulfurique se neutralise et forme sur les surfaces de l'économiseur et réchauffeur d'air le sulfate de sodium dans les cendres. Ainsi sont réduits les corrosions dans les zones froides et l'échappement de l'acide par la cheminée. Notre invention a pour but la valorisation des déchets scories, laitiers, cendres et cendres volantes qui se forment dans les chaudières thermiques, qui utilisent des combustibles riches en soufre et métaux lourds, par exemple vanadium. En présente, on cherche à utiliser les cendres qui contiennent le sulfate de calcium ou magnésium et aussi des scories vanadifère. La valorisation n'est pas toujours économiquement intéressante, étant donné la densité réduite des cendres notamment des cendres volantes, et des quantités réduites des scories vanadifère. Par un traitement de concentration et/ou granulation des cendres et éventuellement des cendres et scories vanadifère, on obtient des produits plus facilement transportables et plus concentrés en produits comme les sulfates de sodium, de magnésium, spinelles (A12 03 Mgo) et oxydes de sulfovanadate, par exemple de sodium, par conséquent, on obtient une qualité plus intéressante comme engrais et /ou matière première pour l'élaboration des produits industriels à base de vanadium, oxydes de vanadium, ferro-vanadium (aciers spéciaux). Notre invention concerne deux opérations : 1) granulation en présence d'un liant, réalisé le plus proche possible de la chaudière. On peut utiliser des liants comme la chaux, le ciment, silicate de sodium, silicones, résines, etc. On réalise des granulés ayant une densité volumétrique de 0,5-2,0, au lieu des poudres (cendres volatiles densité volumétrique 0,2-0,3 et granulométrie de quelques micronnes à quelques millimètres). Le volume à transporter pour la même quantité de cendres est 3 à 10 fois plus réduit. La granulation peut être exécutée en toutes sortes d'installations d'agglomération comme ceux utilisés dans l'engrais minérais, etc... 2) Concentration des déchets : en chauffant les granulés et/ou on calcine dans l'air, ou air enrichi en oxygène. On peut utiliser toutes sortes de fours : chambres, des fours rotatifs, etc... à des températures entre 400-1400 C. Le traitement à chaud est du ou bien au charbon contenu dans les cendres et/ou à un combustible comme fuel, charbon etc. Le produit qui résulte contient entre 15-50 % V2 05, valable comme matière première à l'industrie de vanadium et de ses alliages (par exemple ferro-vanadium). Un exemple du traitement des cendres volantes A Analyse moyenne des cendres C = 90-95 % Divers = 5-10 % Composition moyenne des divers (oxydes) Si 2 2 1 partie A12 03 - 2 parties Fer 0, - 2 parties V2 o, - 2,6 Ni O - 5 Cao - 2 Na 20 - 24 S03 - 24 PAF - 14 Densité vol.. 0,2-0,3 B Analyse moyenne des cendres volantes agglomérées et traitées à 600 C pendant 3 heures C = 5-20 % V2 05 25-50 % Divers'oxydes = 25-35 % Revendications 1) Procédé de valorisation des déchets industriels qui résultent de la combustion des combustibles dans des centrales thermiques, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) granulation b) concentration 2) Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait que les déchets traités sont sous forme de : laitiers, scories, cendres et cendres volantes. 3) Procédé selon revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que les laitiers et/ou scories ont une teneur de 10-40 % de V2 05 et les cendres et/ou cendres volantes de 1 à 8 % V2 05. Les cendres et/ou cendres volantes contiennent du soufre sous forme de sulfure, et/ou sulfate de sodium, magnésium, calcium, vanadium et/ou sulfovanadate et ils ont une teneur en carbone de 80-95 %. 4) Procédé selon revendications 1 à 3 caractérisé par un traitement : granulation et/ou chauffe et/ou calcination en vue d'obtenir pour les cendres et/ou cendres volantes une densité volumétrique de 0,5-2 au lieu de 0,2-0,3 densité volumétrique. 5) Procédé selon revendications 1 à 4, caractérisé en ce qui concerne la granulation, se réalise en présence d'un liant : ciment, chaux, silicate de sodium, verre soluble, silicones, résines, en proportion de 1-15 % par rapport au poids des cendres. En ce qui concerne les installations utilisées elles peu vent être : bétonnières, tubes rotatifs, mélangeurs à poudres, installations des granulations utilisées pour les engrais. On obtient des granulés de 1 à 15 mm 6) Procédé selon revendications 1 à 5, caractérisés par un traitement de chauffe et/ou calcination à 300-12500 C, utilisant comme combustible le carbone contenu dans les cendres ou/et combustibles complémentaires comme fuels, gaz, charbon. Le traitement peut-etre effectué dans toutes sortes de fours : fours rotatifs, fours lits fludisés, four à chambre. Le traitement est de 10 minutes à 3 Heu res. On obtient une réduction de carbone de 80-95 % à 5-20 % et une augmentation de V2 05 de 2-3 % à 25-50 %. 7) Procédé selon les revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'on obtient un produit utilisable comme matière première pour l'industrie de vanadium, de ses composés et d'alliages (ferro-vanadium).