Brevet FR2695576A1 — publié le 19940318

PROCEDE ET INSTALLATION POUR VALORISER LES DECHETS ET LES SOUS-PRODU1TS D'UNE USINE METAILLURGIQUE La présente invention conceme le domaine technique général du traitement et de la valorisation optimum des déchets et des sous-produits d'une usine métallurgique, constitués par des déchets métalliques, les laitiers, les crasses, les scories et/ou les déchets de réfractaires de maçonneries, d'aciéries. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine du traitement des déchets et des sous-produits d'une aciérie. Dans l'application préférée dessus, la fabrication de l'acier et d'aciers alliés est réalisée dans un four par la fusion de fer, de minerais, de nickel, de chrome, etc, dans un bain de fusion créé par apport de minéraux. Après fusion, ces minéraux deviennent le laitier. Un tel laitier est coulé dans un cuvier lors d'une opération de décrassage qui précède la coulée proprement dite de l'acier. Le laitier peut être soit stocké sur un crassier, soit dirigé directement vers l'aire de traitement. Les sous-produits d'une aciérie comportent donc des composants métalliques magnétiques et non magnétiques et des composants non métalliques dont le volume se chiffre généralement en milliers de mètres cube, et posent un problème particulier en raison, d'une part, des atteintes portées à l'environnement et, d'autre part, des pénalisations financières imposées aux industriels générateurs de déchets. Pour tenter de valoriser les sous-produits de métallurgie, l'art antérieur a proposé de mettre en oeuvre une technique de tri manuel et de séparation électromagnétique des divers composants. Une telle technique présente l'inconvénient de ne permettre qu'une récupération limitée des métaux non magnétiques, ce qui n'apparaît pas être une solution acceptable, tant sur le plan économique, qu'écologique. L'art antérieur a proposé une autre technique consistant à faire passer les divers composants du crassier dans des broyeurs rotatifs à barres ou à boulets assurant une réduction en poussière des composants minéraux et composants autres que métalliques. Une telle technique rend inutilisable et dangereuse la partie pulvérulente minérale ainsi obtenue en créant une source importante de pollution et de nuisances écologiques. L'étude des différentes techniques antérieures de traitement des sousproduits conduit à constater qu'il n'existe pas de véritable technique pour valoriser l'ensemble des déchets et des sous-produits d'une usine métallurgique qui contiennent des composants magnétiques et non magnétiques. La présente invention vise à satisfaire ce besoin en proposant un procédé et une installation permettant de récupérer, d'une part, les composants métalliques aussi bien magnétiques que non magnétiques, afin d'en assurer leur recyclage et, d'autre part, les composants non métalliques, afin d'être utilisables comme matériaux en tant que tels. L'invention vise aussi à offrir un procédé permettant d'obtenir des composants métalliques qui sont dépourvus de leur gangue de laitier. L'invention vise, également, à offrir un procédé et une installation permettant la récupération des composants non métalliques se présentant sous la forme de granulats concassés répartis en différentes plages granulométriques, afin d'être utilisés, notamment, comme maténau entrant dans la construction de voie de circulation ou d'une manière générale dans toute construction ou fabrication utilisant habituellement des matériaux d'extraction vierge en gravière ou carrière. La présente invention vise, également, à proposer une installation et un procédé permettant de valoriser l'ensemble des déchets et des sous-produits métallurgiques suivant un seul cycle de traitement permettant d'assurer la rentabilité économique du traitement appliqué. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le procédé pour valonser les déchets et les sous-produits métallurgiques consiste - à alimenter un poste de calibrage, par les divers composants, afin de récupérer les composants dépassant une grosseur prédéterminée, - à récupérer, à la sortie du poste de calibrage, les composants en vue d'alimenter un poste de concassage assurant une dislocation primaire des composants, - à alimenter, par les composants récupérés en sortie du poste de concassage, un poste de broyage vertical assurant le broyage des composants non métalliques et le passage des composants métalliques incassables, - et à acheminer les composants sortant du poste de broyage, à un poste de criblage qui répartit les composants en différentes plages granulométriques. L'installation selon l'invention pour valoriser les déchets et les sousproduits métallurgiques comprend: - un poste de calibrage permettant de récupérer les composants dépassant une grosseur déterminée, - un poste de concassage comportant un concasseur à niâchoires, dont celle mobile est apte à assurer le passage d'un composant imbroyable tout en assurant une pression constante, - un poste de broyage comportant un broyeur vertical composé d'enclumes périphériques à l'intérieur desquelles tourne un arbre pendulaire équipé de marteaux, - un poste de criblage permettant de répartir les composants sortant du broyeur en différentes plages granulométriques, - et des moyens de convoyage des composants du poste de calibrage vers le poste de concassage, du poste de concassage vers le poste de broyage et du poste de broyage vers le poste de criblage. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non lirnitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue de dessus montrant un exemple de réalisation de l'installation de valorisation selon l'invention. La fig. 2A est une vue en élévation montrant la première partie de l'installation illustrée à la Fig. 1. La fig. 2B est une vue en élévation montrant la seconde partie de l'installation illustrée à la fig. 1. La fig. 3 est une vue en coupe-élévation montrant un appareil de concassage utilisé dans l'installation conforme à l'invention. La fig. 4 est une vue en coupeélévation montrant un broyeur utilisé dans l'installation de traitement selon l'invention. La fig. S est une coupe transversale du broyeur prise sensiblement selon les lignes V-V de la fig. 4. Tel que cela apparait plus précisément à la fig. 1, l'installation selon l'invention est destinée à assurer le traitement ou la valorisation des déchets et des sous-produits métallurgiques provenant, de préférence, d'une aciérie. L'installation selon l'invention comporte un poste de réception et de calibrage P1 permettant de récupérer les composants dépassant une grosseur déterminée. Le poste de calibrage Pl comporte une trémie 1 surmontée d'une grille enclume 2 sur laquelle sont déversés les composants des déchets et des sous-produits à traiter. La grille enclume 2, qui présente par exemple des passages de l'ordre de 350/350 millimètres, permet de récupérer les blocs d'acier de taille importante et de briser les composants cassants. La sortie de la trémie 1 débouche sur un appareil d'alimentation à tiroirs 4 permettant de conduire les composants sur un tapis de convoyage 5 à l'entrée 6 duquel est effectué un tri manuel. Le tapis S est destiné à assurer le convoyage des composants 3 du poste Pl vers un poste de précriblage primaire P2 placé en amont d'un poste de concassage P3. Le poste de précriblage P2, dont la mise en oeuvre est préférée, permet de récupérer, par l'intermédiaire d'un précrible à barreaux, les composants dépassant une granulométrie donnée, telle que 70 mm, afin de les acheminer vers le poste de concassage P3. Les composants qui passent à travers des barreaux sont récupérés par un crible 9 présentant deux sections de passage. Des tapis d'amenée 7 et 8, qui sont placés en dessous du crible 9, sont aptes à récupérer chacun des composants présentant une taille comprise dans une plage dimensionnelle donnée. Ainsi, il peut être prévu que les tapis d'amenée 7 et 8 récupèrent des granulats, appelés des criblés naturels, respectivement, par exemple, d'une taille comprise entre 0 et 25 mm et, entre 25 et 70 mm. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le poste de concassage P3 comporte un concasseur 10 équipé d'un système de protection contre les surcharges. Tel que cela ressort plus précisément de la fig. 3, le concasseur 10 comporte, de préférence, une simple mâchoire oscillante 11 portée par un arbre excentrique 12. La mâchoire mobile 11 est placée à distance d'une mâchoire fixe 13 qui assure, avec la mâchoire oscillante, le concassage des composants 3 déversés à la partie supérieure du concasseur. Selon une caracténstique avantageuse d'un tel concasseur, la mâchoire oscillante 11 s'appuie contre une traverse 14 qui présente la propriété de pouvoir permettre l'écartement de la mâchoire 11 par rapport à la mâchoire fixe 13, lorsque la pression de broyage dépasse une pression de travail donnée. A cet effet, la traverse 14 est reliée à la carcasse de l'appareil par l'intermédiaire de vérins hydrauliques 15, représentés à titre schématique, permettant à la mâchoire mobile 11 de venir progressivement dans une position parallèle à la mâchoire fixe 13. Un tel déplacement permet d'augmenter la section de passage en vue d'autoriser la libre descente du ou des composants imbroyables ou incassables tout en assurant l'application d'une pression constante pendant tout le cycle de fonctionnement. Le concasseur reprend automatiquement son cycle de fonctionnement dès que le composant incassable a quitté l'ouverture de sortie 16 délimitée entre les mâchoires 11, 13. Les composants sortant du concasseur 10 sont destinés à être acheminés, de préférence mais non exclusivement, vers un poste de précriblage secondaire P4 qui est monté en amont d'un poste de broyage vertical P5. Le poste de précriblage secondaire P4 est alimenté par les composants sortant du concasseur 10, acheminés par un couple de tapis de convoyage 17 et 18 placés en série. De préférence, un deuxième tri manuel est effectué au niveau du tapis de convoyage 18, tandis qu'un dispositif d'attraction magnétique, non représenté, est placé au niveau du tapis 17 pour récupérer les composants magnétiques. Comme illustré plus particulièrement à la fig. 2B, le tapis de convoyage 18 débouche dessus d'un crible 19 appartenant au poste P4. Le crible 19 est apte à éliminer du cycle de traitement, les composants présentant une taille supéneure à celle admise au poste de broyage Ps. De tels composants peuvent, par exemple, être ceux dont la taille est supérieure à 70 mm et sont stockés en un lieu , en vue d'être repris ultérieurement pour être recyclés ou utilisés en tant que tels, comme par exemple en ballasts. Le crible 19 permet, également, de récupérer les composants qui présentent une grosseur donnée, par exemple comprise entre 0 et 70 mm. De tels composants sont recueillis par un tapis 20 d'amenée à un lieu de stockage Ca et constituent des matériaux concassés utilisables tels quels, en fondation ou en couche de forme de chaussée. Les composants sortant du poste P, sont acheminés vers le poste de broyage P5 par l'intermédiaire d'un tapis de convoyage 21. Selon une caractéristique de l'invention, le poste de broyage Ps comporte un broyeur vertical 22 conçu pour assurer le broyage des composants non métalliques et le passage des composants métalliques incassables. Tel que cela apparaît plus précisément aux fig. 4 et 5, le broyeur comporte un caisson 23 de section circulaire, à la périphérie interne duquel sont montées une série d'enclumes 24. Un arbre tournant central 25 est monté à l'intérieur du caisson et comporte une série de marteaux 26. L'arbre 25 est monté sur un système 27 de suspension élastique permettant à l'arbre d'osciller suivant les flèches f. Les marteaux 26 sont donc portés par un arbre vertical pendulaire et délimitent, avec les enclumes 24, un passage pour les composants à traiter qui sont déversés dans une bouche d'alimentation 28. Avantageusement, la bouche d'alimentation 28 est située sur le dessus du caisson à proximité de l'arbre central 25, de sorte que les matériaux ou les métaux ne pénètrent pas directement selon la circonférence du caisson, ne provoquant pas ainsi directement de chocs violents sur les marteaux. Les composants à traiter sont ainsi projetés par les marteaux vers les enclumes, par le principe du fléau, où ils se fracassent. Les composants non broyables traversent le broyeur sans être arrêtés et descendent directement vers la bouche de sortie 29 qui est librement ouverte. A titre d'exemple, le passage délimité, entre les enclumes 24 et le chemin de déplacement des marteaux 26, est de l'ordre de 70 mm. Un tel broyeur 22 permet ainsi de réduire les composants sous la forme de granulats de granulométrie déterminée en autonsant, toutefois, le passage de composants incassables métalliques dont la taille peut être supérieure au passage délimité entre les enclumes et les marteaux, en raison du montage de l'arbre 25 sur une suspension élastique. Les composants sortant du broyeur 22 sont acheminés par un tapis de convoyage 30 vers un poste de criblage P6 qui est conçu pour répartir les composants dans plusieurs plages dimensionnelles demandées. A titre l'exemple, de tels composants sont acheminés par des tapis 32 à 34 vers des lieux de stockage Cs à C7, de manière à obtenir respectivement, par exemple du sable, du gravillon et du toutvenant, selon des granulométries désirées. Selon une caractéristique avantageuse du procédé, les composants stockés dans les lieux C5 et C7 représentent tous des granulats concassés, non métalliques, présentant une granulométrie déterminée. De tels granulats peuvent être avantageusement utilisés comme matériaux entrant dans la construction de voies de circulation, dans la mesure où ces granulats peuvent recevoir un label et agrément de la part des services de l'Equipement. Avantageusement, les composants, dont la taille est supérieure à la section de passage maximale du poste de criblage P6, sont conduits vers un poste de séparation densimétrique P7, représenté de manière schématique. Ce poste P7, qui peut être constitué par une table dite de Berry, permet de mettre, en suspension, la fraction légère des composants qui s'écoulent par gravité suivant l'inclinaison de la table, tandis que les composants lourds se déposent sur le fond et subissent la traction vibratoire de remontée. Une telle table permet ainsi de séparer, par densité, les composants non métalliques et les composants métalliques qui peuvent être récupérés. Les composants non métalliques sont acheminés par un tapis 36 en amont du poste de broyage P5, en vue d'être recyclés. Le procédé selon l'invention permet ainsi de traiter ou de valonser l'ensemble des déchets et des sous-produits métallurgiques, en récupérant au mieux les composants métalliques, magnétiques et non magnétiques, et en obtenant des granulats dont les caractéristiques permettent leur insertion dans un processus d'utilisation ultérieure. ll est à noter qu'un tel procédé s'effectue selon un unique cycle de traitement ne nécessitant pas de reprises des matériaux, ce qui permet de rentabiliser une telle installation. De plus, un tel procédé conduit à la production d'aucun déchet inutilisable. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Procédé pour valoriser les déchets et les sous-produits (3) métallurgiques comportant, notamment, des composants métalliques et non magnétiques et des composants non métalliques, du type consistant à récupérer les composants métalliques magnétiques à l'aide d'un moyen d'attraction magnétique, caractérisé en ce qu'il consiste: - à alimenter un poste de calibrage (Pi), par les divers composants (3), afin de récupérer les composants dépassant une grosseur prédéterminée, - à récupérer, à la sortie du poste de calibrage (P), les composants en vue d'alimenter un poste de concassage 3) assurant une dislocation primaire des composants, - à alimenter, par les composants récupérés en sortie du poste de concassage (P33, un poste de broyage vertical (pus) assurant le broyage des composants non métalliques et le passage des composants métalliques incassables, - et à acheminer les composants sortant du poste de broyage (Ps), à un poste de criblage (P,,) qui répartit les composants en différentes plages granulométriques. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, avant d'alimenter le poste de concassage (P, à acheminer les composants sortant du poste de calibrage (P1), vers un poste de précriblage primaire (P2) permettant de récupérer les composants présentant une taille inférieure à une valeur donnée. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, avant d'alimenter le poste de broyage (P5), à acheminer les composants sortant du poste de concassage 3) vers un poste de précriblage secondaire (P,,). 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste, à acheminer les composants granuleux sortant du poste de criblage (P) vers un poste de séparation densimétrique (P7), adapté pour séparer les composants métalliques et non métalliques. 5-lnstallation pour valoriser les déchets et les sous-produits métallurgiques comportant, notamment, des composants métalliques magnétiques et non magnétiques et des composants non métalliques, l'installation comportant au moins un dispositif d'attraction magnétique des composants magnétiques, caractérisée en ce qu'elle comprend: - un poste de calibrage (PI) permettant de récupérer les composants dépassant une grosseur déterminée, - un poste de concassage (P3 comportant un concasseur (10) à mâchoires (11, 13), dont celle mobile (13) est apte à assurer le passage d'un composant imbroyable tout en assurant une pression constante, - un poste de broyage (PS) comportant un broyeur vertical (22) composé d'enclumes périphériques (24) à l'intérieur desquelles tourne un arbre pendulaire (25) équipé de marteaux (26), - un poste de cnblage (P) permettant de répartir les composants sortant du broyeur en différentes plages granulométriques, - et des moyens (917, 18,21-30) de convoyage des composants du poste de calibrage (P,) vers le poste de concassage (P,), du poste de concassage 3) vers le poste de broyage ; et du poste de broyage (Ps) vers le poste de cnblage (P'). 6 - Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le broyeur vertical (22) comporte une bouche (28) d'alimentation en composants, placée à proximité de l'arbre pendulaire (25) et sur le dessus du broyeur. 7 - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste 7) de séparation densimétrique des composants, placé à la sortie du poste de cnblage (P). 8 - Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de précriblage secondaire (P4) interposé entre les postes de broyage (Ps) et de concassage (P). 9 - Installation selon la revendication 6 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comporte un poste de précriblage primaire (Pz) interposé entre les postes de broyage (P3) et de calibrage (PI). 10- Application des composants sortant du poste de criblage (P) à l'utilisation en matériau entrant dans la construction de voie de circulation.