Brevet FR2663860A1 — publié le 19920103

La presente invention concerne un filtre utilisable pour la séparation de compoés siliciques contenus dans un bain acide ainsi qu'un procédé et un dispositif pour séparer des composés siliciques contenus dans un bain acide et notamment dans un bain acide usé de décapage de substrat en acier contenant essentiellement des ions fer IL est connu de La demande EP-A-O 141 034 un procédé pour sép;arer des composes siLiciques d'un bain u-e de décapage des aciers. Dans ce procédé, Le bain de décapage use traverse un fiLtre constitué drun matériau absorbant Les composés siLiciques. Le fiLtre formé d'une matrice de chLorure de poLyvinyLe ou de polyéthylène adsorbe Les composés siLiciques du bain usé Lorsque ceLui-ci est a une température supérieure a 60 C. La surface totaLe de contact de La matrice avec Le bain usé est supérieure à 250 m par m3 de bain traité. Un teL procédé a L'inco siter d'une Fat, un maintien de La température du bain a une température supérieure a 60 c et d'autre part un voLume important de matrice a@ adsorbant par rapport au voLume du bain usé a traiter. Le but de La présente invention est de four- nir un filtre et un procédé permettant de séparer industrieLLement et de manière très efficace Les composés siLiciques contenus dans un bain acide. L'invention a ainsi pour objet un filtre a ractérisé en ce qu'il comprend dans sa composition de La ceLLuLose. Un tel fiLtre peut entre composé en tout ou partie de fibres de ceLLuLose ou encore de mousse de ceLLuLose et se présenter sous La forme d'une ouate de cellulose. L'invention a aussi pour objet un procédé pour séparer au moins un composé siLicique contenu dans un bain acide et notamment un bain acide usé de décapage de substrat en acier contenant essentiellement des ions fer, caractérisé en ce qu on sépare Le ou caque composé siLicique par passage du bain usé a travers Le filtre ceLLuLosique défini ci-dessus. Plus précisément, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu' iL comprend Les étapes suivantes augmentation de La concentration du bain par évaporation, - refroidissement contrôlé du bain usé concentré, a une température inférieure d Or C de manière 3 précipiter Le ou chaque composé silicique, f filtration du bain F pas sage dudit @ bain 3 travers un fiLtre comprenant dans sa composition de La ceLLuLose. De préférence, préalablement 3 L'étape de refroidissement, Le Gafn usé traverse un préfiltre contenant dans sa composition de La ceLLuLose. L'invention a également pour objet un dispositif comprenant des moyens de séparation d'au moins un composé silicique d'un bain acide usé de décapage contenant essentiellement des ions fer et au moins un composé siLicique, caractérisé en ce que Les moyens de séparation comprennent en outre au moins un bac de traitement thermique en continu du bain acide, au moins un moyen de régulation de La température du bain contenu dans Le bac, au moins un filtre ceLLuLosique ménagé à la sortie du bac de traitement, et des moyens de contrôle de La température du bain i @ dans Le bac et du bain traversant Le fiLtre. De préférence, Le dispositif comprend en outre un préfiLtre ceLLuLosique disposé a L'entrée du bac. Le fiLtre, Le procédé et Le dispositif pour séparer Les composés siliciques Eont décrits pLus en détail ci-après en se référant aux dessins et a des résultats d'essais comparatifs, le tout donné à titre d'exempLe non Limitatif.Sur ces dessins La Fig. 1 représente un schéma d'un dispositif de séparation de composés siliciques contenus dans un bain acide La Fig. r est un schéma synoptique attaché aux différent; essais comparatif; La Fici. 1 présente un dispositif de séparation de composes. siLiciques selon L'invention pour La mise en oeuvre du procédé, comprenant un bac 1 de traitement thermique dans LequeL est régulé en tempé- rature un bain usé par exemple de décapage acide de substrat en acier, contenant du fer.Le bain usé de décapage est composé d'eau, d'acide chlorhydrique, de chLorures de fer et d'un ou pLusieurs composés siLi criques Le bac 1 comporte par exemple un moyen d'abaissement de La température du bain usé concentré, moyen pouvant être par exempLe une tubulure 2 en contact thermique avec Le bac ou Le bain et dans laquelle circule par exempLe un fLuide de refroidissement. Le bain refroidi est dirigé vers un moyen de filtrage qui, dans cette réalisation, est un conduit 3 dans lequel est disposé un fiLtre 4 de séparation des composés siLiciques comprenant dans sa composition de La ceLLuLose. Un tel filtre 4 seLon L'invention peut etre composé totaLement de fibres de ceLLuLose ou de mousse de ceLLuLose. IL peut également être constitué d'une matrice de matériau différent associée a des fibres et/ou une mousse de ceLLuLose. IL peut se présenter sous Forme de ouate, de feuiLLe ou de tout autre manière appropriée. Dans une forme particulière de L'invention, iL peut entre ajouté en amont du bac 15 au moins un autre filtre 5 selon L'invention. Le dispositif selon L'invention comprend en outre en amont un évaporateur 6 permettant d'obtenir a partir d'un bain usé 7 un bain usé concentré 8. En pratique Le bain use concentre est a une température de 80 C. IL est refroidi dans Le bac l b une température d'environ 40"C. La Fiq. 2 représente un schéma synoptique des différentes étapes du procédé appliqué, soit a un bain use concentré, soit a ur bain u;é en addition avec un bain usé concentré préalablement filtré. SeLon un premier schéma Le bain usé (BU) est envoyé å L'évaporateur ts pour obtenir un bain usé concentré BUC). IL est a une température d'environ 80 à 90 C. Il est alors éventuellement filtré (en 5a), puis iL est refroidi dans Le bac 1 a une température d'environ 40 C. IL est aLors filtré dans Le fiLtre 4 puis envoyé dans un four Ruthner 11 ce qui permet de récupérer de L'oxyde de fer Cen 1''J ayant une teneur en Si0 inférieure a 40 ppm. En variante une partie du bain usé concentré peut peut être envoyé dans un bac 13 ou iL est mélangé avec le bain usé. Le mélange est ensuite filtré (en 14) puis envoyé à l'évaporateur où il suit Le traitement déjà décrit. Afin de mettre en évidence L'effet du fiLtre selon l'invention utilisable dans le procédé selon L'invention, une série d'essais est décrite ci-dessous en comparant deux types de filtres : un fiLtre de ré férence a base de poudre de verre frittée ayant une porosité de 0,6 m, efficace parce que d'une très faibLe porosité mais ne convenant pas industrieLLement, et un filtre de ceLLuLose seLon L'invention constitué dans cet exempLe par un matériau commerciaLise par La société LECO Corporation, sous La référence 764 - 098. ESSAI I - Filtration sans traitement préslable du bain use chaud non concentré dont La température est de 90 C. La teneur initiale du bain a traiter est de Mi mg/L. de SiO2 et de 120 g/L. d'ions fer. Ce bain peut également contenir un composé évitant L'attaque du substrat décapé. Le tableau I donne Le teneurs en siLice du bain filtré avec les deux filtres utilisés en compa ra iso n TABLEAU I --------------------------------------------- Si O2 en mg/l : Température : Type de filtre : : : 0,6 : Cellulose : :---------------------------------------------: : 80 C : 94 : 92 : : 20 C : 76 : 79 : --------------------------------------------- On constate, dans ces conditions de fiLtration, que Les fiLtres testés sont tous deux sans effet et ceLa queLLe que soit La température du bain. IL est donc nécessaire d'utiLiser un bain concentré pour obtenir une séparation des composes siLiciques. ESSAI II - FiLtration sans préaLabLe du bain chaud usé concentré. Le bain usé concentré contient 195 g/L de Fe et 196 mg/L de SiO,. Le tableau Il donne Les concentrations comparatives en silice d'un bain filtré sur le filtre de référence et sur un filtre a base de ceLLuLose, d'une part à 80 C et d'autre part à 40 C. TABLEAU Il : Si O2 en mg/L : Température : Type de filtre : : 0,6 : Cellulose :------------------------------------------------ : 80 C : 4 : 28 : 40 C : 4 : 16 On remarque qu'avec le filtre de cellulose la concentration en SiO2 est inférieure (16 mg/l au Lieu de 8 mg/l) Lorsque Le bain fiLtré est refroidi a une température de O"C. ESSAI III - FiLtration d'un bain usé chaud additionné au bain usé concentré a 40 C c ayant déja été filtré. TABLEAU III Si O2 en mo/L dans la solution : séparée sur filtre initiale : cellulose 68 : 28 30 Proportion: : 2.7 t 4 : '13 '14 42 Proportion: 42. 1/2,5 : : 37 : : : 27 : Une serie de tests a été réaLisée en tenant compte de La proportion en voLume des deux types de bain mélangés, et parmi eux - 6 tests dans LesqueLs Le bain usé concen tré refroidi et Le bain usé chaud sont en proportion 1 : 1 - 4 tests dans lesquels Le bain usé concen tré et Le bain usé chaud sont en proportion : 1 : 2,5. Les tests ci-dessus montrent qu' i L est ,ou- haitable pour séparer Les composés siLiciques, de faire passer Le bain usé dans un évaporateur qui augmente La concentration du bain, Le bain concentre et traité une première fois pouvant être additionné au bain non encore concentré pour renouveler Le procédé et réduire de façon conséquente Le taux de compose siLicique résiduel du bain. - Le fiLtre de ceLLuLose utilisé dans Le procédé permet d'amener La concentration de La siLice - moins de 30 mg/l. dans Le bain. Les résuLtats de ces essais permettent de proposer trois schémas de séparation de La siLice, dans Les bains de décapage, qui peuvent entre résumés de La façon suivante - on augmente La concentration d'un bain usé par évaporation, on abaisse et on raque La températu- re du bain usé préalablement au filtrage sur un fiLtre de ceLLuLose - dans Le schéma ci-dessus, on peut filtrer en outre Le bain concentré a La sortie de l'évapora- teur - on utiLise Le bain traité par Le procédé seLon L'invention en addition avec un bain usé non traité avant de réaliser un deuxième cycle de traitement par Le procédé selon L'invention. Dans chaque schéma de séparation des composes siLiciques, Le bain de décapage obtenu est traité par exempLe par Le procédé RUTHNER, pour La fabrication d'oxyde de fer. L'oxyde de fer ainsi obtenu contient moins de 100 ppm de Sin. Le tableau synoptique de La Fig. 2 permet de mettre en évidence Les propriété; de La ceLLuLose en tant qu'agent fiLtrant. Bien évidemment, Le fiLtre ayant une porosité de 0,6 offre Les meilleures caractéristiques mais sa mise en oeuvre est extrêmement difficile compte tenu des risques de colmatage qu'il présente. Au vu des résuLtats obtenus a La suite des essais décrit; ci-dessus, Le procédé ainsi proposé de filtrage de bain acide au moyen d'un filtre a base de ceLLuLose présente des caractéristiques appréciabLes du point de vue industriel. REVENDICATIONS '1. FiLtre utilisable pour La séparation de composes siliciques contenus dans un bain acide, ca ractérisé en ce qu'il comprend dans sa composition de La ceLLuLose. @. Filtre seLon La revendication 1 caracte- rise en ce qu'il est composé en tout ou partie de fibre de cellulose. 3. Filtre selon la revendication 1 caractérise en ce qu'il est composé en tout ou partie de mousse de ce1 f 4. Procédé pour séparer au moins un compose silicique contenus dans un bain acide et notamment dans un bain acide usé de décapage de substrat en acier contenant essentiellement des ions fer, carac toisé en ce qu'on sépare Le ou chaque compose siLicique par passage du bain a travers un fiLtre selon L'une queLconque des revendications 1 a 3. 5. Procédé seLon La revendication 4, carac tri en ce qu'il comprend Les étapes suivantes - augmentation de La concentration du bain par évaporation, - refroidissement de manière contrôlée du bain usé concentré å une température inférieure a de manière a précipiter Les composes siLiciques, - filtration du bain par passage dudit bain a travers un filtre comprenant dans sa composition de La ceLLuLose. 6. Procédé seLon Les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que préalablement a L'étape de refroidissement, Le bain use. concentré traverse un prefiltre contenant dans sa composition de La ceLLuLose. 7. Dispositif pour La séparation d'au moins un composé silicique contenu dans un bain acide et notamment dans un bain acide de décapage de substrat en acier contenant des ions fer, caractérisé en ce qu'il comprend un fiLtre selon L'une queLconque des revendications 1 a -3 et des moyens pour La mise en oeuvre d'un procédé seLon. L'une queLconque des revendications 4 3 6. 8. Dispositif selon La revendication 7, comprenant des moyens de séparation d'au moins un composé silicique d'un bain acide de décapage use contenant des ions fer et au moins un compose siLiciques caractérisé en ce que Les moyens de séparation comprennent en outre au moins un bac de traitement thermique en continu du bain acide, au moins un moyen de réguLation de La température du bain contenu dans Le bac, au moins un fiLtre ceLLuLosique disposé a La sortie du bac de traitement et des mot man de contra Le en température du bain dans Le bac et du bain traversant Le fiLtre. 9. Dispositif selon La revendication 8, ca ractérisé en ce qu'il comprend en outre un préfiLtre ceLLuLosique disposé 3 L'entrée du bac de traitement thermique