Brevet FR2810678A1 — publié le 20011228

La présente invention a pour objet un procédé de recyclage des boues de hauts fourneaux provenants de la sidérurgie de la fonte. Ce procédé qui permet de supprimer stockages de boues sous forme de lagunes respecte les Contraintes Environnementales. Il s'inscrit dans le cadre de la future réglementation, prévue à l'échéance 2002, qui impose aux industriels la valorisation de leurs déchets. Les boues sont produites par les procédés d'épuration des gaz en phase aqueuse. Elles ne peuvent pas êtres recyclées car elles concentrent les métaux lourds et en particulier le zinc. A l'heure actuelle le procédé de traitement par hydrocyclonage est un des plus performant. Il ne permet, cependant de recycler que les 2/3 des boues produites. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient : elle permet de recycler la totalité des boues dans les hauts fourneaux et valoriser le sous-produit du traitement : le carbonate de zinc. La composition des boues utilisées pour les essais est très variable. La teneur en eau varie de 20 à 80 % poids. Elle peut contenir jusqu'à cinq métaux lourds .Le fer se situe dans la fourchette de 5 à 40 % poids, le zinc 1 à 4 % poids et les autres métaux de 0.01 poids à 0.1 % poids. Différents essais d'extraction ont été effectués avec des acides forts comme l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique. Les quantités ajoutées dépendent du pH initial des boues et de leur teneur en eau. Nous avons fait varier le ratio : masse de boue en kg /mole d'acide, de 0.1 kg/mole à 0.3 kg/mole. La vitesse de décantation des boues est importante, un décanteur statique a été utilisé avec succès lors d'un essai pilote. Nous avons fait varier le ratio :volume, en litres, d'eau oxygénée à 35 % /masse de boue en kg, de 0.01 litres/ kg à 0.03 litres/kg.La précipitation du fer ferrique a été obtenue par une base forte du type soude, potasse, ou chaux à la concentration de 30% volume jusqu'au pH 4-4.5. Le fer ferrique est recueilli par décantation et filtration. L'analyse des différentes boues recyclées dans les hauts fourneaux montre que le taux d'extraction du zinc est toujours supérieur à 92 sans que la perte en fer ne dépasse 10 % de la masse totale. La précipitation du carbonate de zinc à pH 9.5-10.5 se fait par ajout de carbonate de sodium, potassium ou calcium. Il est recueilli par filtration. Après séchage l'analyse montre que pureté du précipité est supérieure à 95 % , ce qui permet de le valoriser comme pigment de peinture. Le procédé consiste dans un premier temps à mettre en présence la boue et un acide fort dilué du type acide sulfurique. On vérifiera que pH se situe dans la fourchette 0.5-1. Le mélange ainsi obtenu est vigoureusement agité. Cette opération est suivie d'une décantation des boues. La solution surnageante est recueillie et traitée séparément avec de l'eau oxygénée sous agitation. Le fer est précité sous la forme d'hydroxyde ferrique à pH 4-4.5 . On utilise pour cela une base forte. L'hydroxyde ferrique est recueilli par filtration. Il est rajouté aux boues obtenues par décantation. Ces boues après séchage et agglomération sont recyclées dans les hauts fourneaux. Le filtrat est amené au pH 9.5-l0.5 par ajout de carbonate de sodium. On obtient un précipité de carbonate de zinc. L'analyse du filtrat résiduel montre qu'après neutralisation, celui ci est conforme à législation des rejets aqueux et qu'il peut, ainsi, être rejeté dans réseau d'effluents. Nous indiquons ci-après un exemple pour illustrer cette invention. Exemple Dans un réacteur 500 litres on introduit 150 litres de boue à traiter. On rajoute 90 litres d'acide sulfurique décinormal . Le pH est ajusté dans l'intervalle 0.5-1 avec de l'acide sulfurique normal . L'agitation est mise en route et maintenue minutes. Le contenu du réacteur est ensuite coulé progressivement dans un décanteur statique. Cette opération dure 3 heures. On élimine en surface les dépôts surnageants de carbone. La boue est recueillie par la sortie basse du décanteur. Elle est filtrée sur papier, ou par centrifugation. On ajoute à la phase liquide et claire du décanteur 1 litre d'eau oxygenée à 35 et on mélange vigoureusement. On précipite le fer en ajustant le pH dans l'intervalle 4-4.5 avec de la soude à 30 %. Le précipité est filtré. Le filtrat est amené à pH 9.5-10.5 par solution molaire de carbonate de sodium. On obtient un précipité blanc, de carbonate de zinc, qui est filtré sur papier filtre. REVENDICATIONS 1. Procédé de recyclage des boues provenant de l'épuration des gaz de hauts fourneaux en phase aqueuse caractérisé par les étapes suivantes traitement des boues par une solution d'acide sulfurique à un pH de 0.5 ' 1, avec agitation mélange. -décantation du mélange par coulée progressive dans un décanteur statique. -filtration de la boue décantée. -oxydation de la phase liquide claire par une solution d'eau oxygénée. -précipitation du fer ferrique par ajout d'une base forte à un pH de 4 à 4 et filtration du précipité. -ajout d'une solution de carbonate de sodium au filtrat, à un pH de 9.5 à 10 pour précipiter le zinc et filtration du précipité. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le fer est extrait à plus de 90% en poids. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fer récupéré est ajouté aux boues traitées, puis séchées, qui sont recyclées dans les hauts fourneaux . 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le filtrat issu de la dernière filtration est neutralisé afin d'être rejeté sans risque pour l'environnement.