Brevet FR2862956A1 — publié le 20050603

i La présente invention est relative à un procédé d'agglomération permettant la désactivation ou passivation, le transport et la valorisation des masses usées pulvérulentes et/ou des fines résiduelles pulvérulentes issues de la production d'organohalosilanes, et plus particulièrement de la production des méthylchlorosilanes, par synthèse directe. L'invention est également relative aux produits issus de ce procédé d'agglomération ainsi qu'à l'utilisation de ces produits pour la valorisation notamment du silicium métal résiduel et de métaux tels que le cuivre. La mise en oeuvre industrielle du procédé de synthèse directe des io méthylchlorosilanes suivant la réaction de Rochow (réaction du silicium métal avec le chlorure de méthyle gazeux en présence de catalyseur à base de cuivre) est généralement réalisée en lit fluidisé. Le procédé nécessite une vidange régulière ou une purge du lit fluidisé, conduisant à ce qu'il est convenu d'appeler les masses usées et les fines résiduelles de synthèse. Ces masses usées et/ou fines résiduelles sont pulvérulentes et contiennent au côté du silicium métal, éventuellement des oxydes de silicium et des éléments tels que du chlore, de l'hydrogène, de l'oxygène ainsi que des éléments tels que cuivre, carbone, fer, aluminium, zinc, calcium, étain, manganèse, etc. Ces masses usées et ces fines pulvérulentes présentent un caractère très réactif qui rend leur manipulation et leur transport en l'état très difficile, voire impossible. En particulier, elles réagissent avec l'eau sous forme liquide ou vapeur, avec dégagement d'hydrogène et présentent un caractère auto-échauffant au contact de l'air. Les masses usées doivent pour cette raison être soumises à un traitement de désactivation. Par ailleurs, les masses usées et les fines contiennent des proportions 25 importantes de constituants tels que le silicium et le cuivre qu'il serait intéressant de pouvoir récupérer. Le brevet US-A-5 342 430 décrit un procédé de passivation dans lequel on fait réagir la masse usée avec un milieu aqueux comprenant de l'eau et un tensioactif, éventuellement à température élevée, puis l'on introduit un liant tel qu'un lignosulfonate, de la montmorillonite ou de la bentonite, ce traitement pouvant être suivi d'une élimination d'eau. EP-A-O 287 934 décrit un procédé de passivation par agglomération de la masse usée (formation de pellets) et l'imprégnation des agglomérats avec un liant organique pour augmenter la cohésion des agglomérats et les isoler de l'humidité ambiante. Le liant peut être un liant organique liquide ayant une viscosité suffisamment basse pour assurer sa pénétration dans l'agglomérat, ou bien il peut être appliqué en solution ou en émulsion avec un solvant organique ou de l'eau. Si l'eau est le moyen préféré, les deux présentent des inconvénients selon les propres termes de ce document. Les solvants organiques posent les problèmes d'émission habituels. L'eau réagit avec le silicium, induit un échauffement et les conditions zo opératoires doivent donc être vigoureusement contrôlées. Les liants organiques incluent le glucose, des gommes, colles, bitumes, cires, de l'amidon et de préférence de la lignine, sous une forme liquide et notamment en solution aqueuse diluée. EP-A-201 199 préconise de combiner la masse usée pulvérulente à de l'eau, d'effectuer une granulation, et de recouvrir les granulats avec une poudre inerte inorganique. De 5 à 50 % d'eau en poids (par rapport au mélange masse usée + eau) sont employés, pour convertir le silicium en dioxyde de silicium (ce qui permet de désactiver le silicium). WO-A-02 46119 décrit que les silicates d'aluminium permettent de désactiver les masses usées. Le mélange est réalisé dans des mélangeurs classiques. Le procédé prévoit de préférence la présence d'une quantité d'eau pouvant aller de 10 à 40 % par ajout d'eau au mélange masse usée + silicate d'aluminium ou par l'emploi d'une boue de silicate d'aluminium. La présence d'eau permet de faire passer le mélange dans une extrudeuse, avant de procéder au recyclage de la composition dans la fabrication de produits céramiques. Les procédés de l'art antérieur posent des problèmes sur le plan des conditions de mise en oeuvre en raison de l'emploi de solvants volatiles ou d'eau et/ou conduisent à des produits comportant des teneurs en eau peu compatibles avec leur transport, leur manipulation et leur valorisation, par exemple dans les industries métallurgiques. La présente invention a donc pour objectif de proposer un nouveau procédé de traitement des masses usées et/ou des fines issues de la synthèse directe, permettant une désactivation ou passivation performante de ces masses usées et/ou de ces fines, et l'obtention d'un produit solide stable, non réactif avec l'air ou l'humidité de l'air et non autoéchauffant, transportable, manipulable, et pouvant être notamment directement soumis à des opérations de valorisation, en particulier valorisation de métaux tels que silicium et cuivre par l'industrie métallurgique. Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel procédé qui puisse être réalisé au moindre coût et notamment avec un nombre minimum d'étapes. II a été trouvé de manière inattendue que des objectifs, ainsi que d'autres, peuvent être atteints par un procédé d'agglomération spécifique en l'absence d'eau libre, de solvant ou de liant liquide, en solution, dispersion, etc. To La présente invention a ainsi pour objet un procédé d'agglomération de la masse usée pulvérulente et/ou des fines pulvérulentes issues de la production d'organohalosilanes, comprenant: (i) le mélange de cette masse usée et/ou des fines avec un liant choisi parmi les silicates d'aluminium; (ii) la production d'un produit aggloméré solide par compression, dans une presse appropriée. Ce procédé permet, la production d'un produit non pulvérulent, se présentant sous forme d'agglomérats solides, durs, rigides, de forme définie. Le produit aggloméré est pacifié ou inerte, c'est-à-dire qu'il ne réagit pas au contact de l'air et de l'humidité de l'air et qu'il n'est pas auto-échauffant; les agglomérats présentent une cohésion permettant leur manipulation et leur transport; et l'absence d'eau libre leur permet d'être facilement traités dans des opérations de valorisation, par exemple en métallurgie. Les expressions masse usée et fines résiduelles ont les significations usuelles. On peut préciser qu'il s'agit des matières usées et des fines issues de la synthèse directe, comprenant donc essentiellement du silicium métal et éventuellement des oxydes de silicium et de faibles quantités d'autres matériaux tels que chlore, hydrogène, oxygène, cuivre, carbone, fer, aluminium, zinc, calcium, étain, titane, manganèse, etc. Le liant utilisé se présente sous une forme solide, sèche, mais peut néanmoins être hydraté à des degrés divers. Le procédé selon l'invention ne prévoit pas d'ajout d'eau. Cependant, l'apport d'une quantité d'eau limitée conduisant notamment à l'hydratation du liant n'est pas exclu de l'invention. De même, si ceci n'est pas recherché, la présence ou l'apport d'une quantité résiduelle ou réduite d'eau libre dans le liant n'est néanmoins pas exclu, pour autant que le caractère globalement sec et solide du liant et l'opération d'agglomération subséquente ne soient pas remis en cause. De manière tout à fait préférée, le liant ne comporte pas d'eau libre. Parmi les silicates d'aluminium ou aluminosilicates préférés, on peut citer la bentonite, le kaolin, la diatonite, la terre de Fuller et plus généralement toute forme hydratée de silicate d'aluminium. La bentonite constitue un mode de réalisation io préféré. Pour des raisons économiques, on utilisera de préférence des aluminosilicates naturels. La granulométrie n'est pas un paramètre critique et de toute manière, l'homme du métier peut très aisément conduire des essais de routine pour sélectionner les aluminosilicates appropriés. A titre indicatif, on peut préciser que la bentonite utilisée dans les exemples présentait un diamètre moyen de is particules de 35 pm environ (50 % en nombre de particules Le rapport liant/masse usée peut aller notamment de 0,1/1 à 1,5/1, et se situe de préférence entre 0,311 et 1/1, en poids. II convient de noter que dans ensemble de la description et des revendications et sauf mention contraire, lorsqu'il est question d'intervalles de valeurs, les bornes sont incluses. La presse présente avantageusement des moyens destinés à conférer une forme définie au produit aggloméré, par moulage par compression. On peut utiliser tout type de presse de compression (du type utilisé pour le moulage ou l'agglomération par compression dans une forme, cavité ou moule), tel que presse à piston et presse à roues tangentes. Les presses utilisées comportent donc des cavités, formes ou moules dans lesquels le produit est aggloméré par compression et qui confèrent au produit aggloméré sa forme finale, sa cohésion et sa stabilité mécanique. Dans la présenté invention, on préférera des formes de galet, briquette ou 30 pastille, des formes géométriques simples circulaires ou semicirculaires, cylindriques ou semi-cylindriques ou similaires. Les presses à roues tangentes ( roll type briquet machine ) constituent un mode de mise en oeuvre préféré. Elles comprennent deux rouleaux placés au regard l'un de l'autre (axes parallèles) dont l'un au moins est agencé de manière à pouvoir être entraîné en rotation et l'un au moins comporte des cavités de forme définie. Le plus souvent, les deux rouleaux peuvent être entraînés en rotation et en particulier dans des directions opposées. Une pression peut être exercée entre les deux rouleaux et ce de façon réglable. L'un des rouleaux peut être fixe en position sur son axe, et l'autre rouleau peut être amené en pression contre le précédent à l'aide de moyens appropriés, en particulier par des moyens hydrauliques tels que des pistons io ou vérins. Il est également possible que les deux rouleaux soient déplaçables l'un vers l'autre pour assurer la pression souhaitée, par l'utilisation par exemple de moyens hydrauliques comme déjà mentionnés. La presse à roues tangentes applique donc une pression, de préférence réglable, sur le matériau qui passe entre les rouleaux, lequel matériau se trouve moulé dans les cavités de forme définies qui sont prévues à la surface de l'un au moins de ces rouleaux. De préférence, les deux rouleaux présentent des cavités de formes complémentaires. On peut donner au matériau moulé-pressé final toute forme voulue en choisissant la forme des cavités présentées par le ou les rouleaux. Afin d'obtenir une bonne agglomération, il est possible d'ajuster la pression appliquée dans la presse. Typiquement pour une presse à roues tangentes, la pression peut être réglée entre 10 et 80 kN/cm de largeur de roue (rouleau). A titre illustratif, on pourra produire des agglomérats ayant un volume unitaire pouvant varier entre 0,5 et 20 cm3. il va de soi que ces valeurs sont données uniquement à titre illustratif. La présente invention permet de produire des agglomérats inertes et ayant une bonne cohésion, qui peuvent être manipulés et transportés sans nécessiter de précautions particulières; ils sont notamment facilement déversables ce qui facilite le chargement et le déchargement dans ou à partir d'une benne, silo ou analogue. Des presses à roues tangentes sont conçues et fabriquées par des sociétés telles que Sahut-Conreur à Raismes, France et K.R. Komarek Inc. à Elk Grove Village, Illinois, USA. Le mélange initial est réalisé dans un mélangeur ou homogénéiseur approprié. Il peut s'agir de tout type de mélangeur à solides. La durée de mélange peut être de l'ordre de quelques minutes. L'homme du métier est parfaitement en mesure de déterrminer les conditions de mélange pour réaliser un mélange aussi homogène que possible. Les presses à roues tangentes sont généralement alimentées par un dispositif d'alimentation destiné à pousser le matériau entre les rouleaux. Il peut s'agir notamment d'un dispositif à vis ou analogue, e.g. placé verticalement au-dessus des surfaces en regard des deux rouleaux. Suivant une caractéristique optionnelle, le io mélange issu du mélangeur passe dans ce dispositif d'alimentation, puis dans la presse. Les agglomérats obtenus selon le procédé de l'invention ne sont pas autoéchauffants, ni réactifs à l'eau. Ils peuvent donc être manipulés et transportés sans que des mesures particulières dictées par une réglementation officielle ne soient requises. Ces agglomérats exempts d'eau libre peuvent également être utilisés comme matière première en vue de la valorisation du silicium métal et d'autres métaux tels que le cuivre. Ils peuvent notamment être utilisés dans des activités telles que la métallurgie du silicium, la métallurgie du cuivre, la métallurgie du fer et la fonderie. Les agglomérats peuvent être également utilisés dans la fabrication de céramiques, de composés réfractaires, etc. Les produits agglomérés solides obtenus ou susceptibles d'être obtenus par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont aussi des objets de la présente invention. La présente invention a également pour objet un produit aggloméré comprenant de la masse usée et/ou des fines issue(s) de la synthèse directe, un liant choisi parmi les silicates d'aluminium, selon un rapport liant/masse usée compris entre 0,1/1 et 1,5/1, de préférence entre 0,3/1 et 1I1, en poids, ne comportant pas d'eau libre. Cet agglomérat se présente sous la forme d'un produit solide et rigide, par exemple moulé, par exemple sous forme de galets, briquettes ou pastilles, de formes géométriques simples circulaires ou semi-circulaires, cylindriques ou semicylindriques ou similaires, e.g. de volume unitaire entre 0,5 et 20 cm3. Il s'agit en particulier d'un produit aggloméré tel qu'obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Dans cet agglomérat, le liant est de préférence de la bentonite. La présente invention a encore pour objet l'utilisation des agglomérats conformes à l'invention, comme matière première en vue de la valorisation d'un métal ou de plusieurs des métaux présents dans les masses usées ou fines résiduelles. Ces métaux ont été mentionnés supra; cette utilisation vise plus particulièrement la valorisation du silicium métal et/ou du cuivre et/ou du fer. L'invention a donc particulièrement pour objet l'utilisation de ces agglomérats en io métallurgie du silicium, en métallurgie du cuivre ou en métallurgie du fer. L'invention a également pour objet l'utilisation des agglomérats conformes à l'invention comme matière première dans la fabrication de céramiques, de composés réfractaires, etc. La présente invention va être maintenant décrite à l'aide d'exemples décrivant is des modes de réalisation de l'invention pris à titre d'exemples non limitatifs. Exemple 1 Dans un mélangeur-homogénéiseur à solide (appareil type mélangeur LODIGUE horizontal ou mélangeur à train valseur), on charge et mélange pendant 20 quelques minutes 3000 grammes de masses usées en poudre et 3000 grammes de bentonite en poudre soit 100 % du poids de masse usée. On introduit le mélange dans une presse à roues tangentes, alimentée par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation à vis. Vitesse de rotation du dispositif d'alimentation à vis: 18 tours/minute Caractéristiques de la presse à roues tangentes (Sahut Conreur type D150) : Entrefer: 7/10 mm Volume des alvéoles: 0,7 cm3 Vitesse de rotation des roues: 5 tours/minute Pression: 50 kNewton/cm linéaire de largeur de roue. Les agglomérats obtenus sont mesurés non auto-échauffants au test de BOWES CAMERON (échantillon soumis à une température d'enceinte égale à 140 C pendant 24 heures, selon les Recommandations relatives au Transport des Marchandises Dangereuses, Manuel d'épreuves et de critères, Troisième édition révisée, Nations Unies, New York et Genève, 1999) et ne réagissent pas au contact de l'eau. Exemple 2 Dans les mêmes conditions opératoires que pour l'exemple 1, pour 3000 grammes de masses usées, on charge 1285 grammes de bentonite en poudre soit 43 % du poids de masse usée. Les agglomérats obtenus sont mesurés non auto-échauffants au test de 10 BOWES CAMERON (échantillon soumis à une température d'enceinte égale à 140 C pendant 24 heures) et ne réagissent pas au contact de l'eau. Exemple 3 Dans les mêmes conditions opératoires que pour l'exemple 1, pour 3000 grammes 15 de masses usées, on charge 900 grammes de bentonite en poudre soit 30 % du poids de masse usée. Les agglomérats obtenus sont mesurés non auto-échauffants au test de BOWES CAMERON (échantillon soumis à une température d'enceinte égale à 140 C pendant 20 24 heures) et ne réagissent pas au contact de l'eau. Il doit être bien compris que l'invention définie par les revendications annexées n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers indiqués dans la description ci-dessus, mais en englobe les variantes qui ne sortent ni du cadre ni de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Procédé d'agglomération et de passivation de la masse usée pulvérulente et/ou des fines pulvérulentes issues de la production d'organohalosilanes, (i) comprenant: (ii) le mélange de cette masse usée et/ou des fines avec un liant choisi parmi les silicates d'aluminium; la production d'un produit aggloméré solide par compression dans une presse. io 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate d'aluminium est de la bentonite. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport liant/masse usée et/ou fines va de 0,1/1 à 1,5/1 en poids. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le rapport liant/masse 15 usée et/ou fines va de 0,3/1 à 1/1 en poids. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape (ii) est conduite à l'aide d'une presse munie de moyens de moulage par compression. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on emploie une 20 presse à roues tangentes. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on produit des agglomérats ayant un volume unitaire compris entre 0,5 et 20 cm3. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 25 que l'on produit des agglomérats non auto-échauffants. 9. Produit aggloméré solide et inerte, non auto-échauffant, susceptible d'être obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Produit aggloméré solide, inerte et non auto-échauffant, comprenant de la masse usée et/ou des fines résiduelles issues de la production d'organohalosilane, et un silicate d'aluminium, et ne comportant pas d'eau libre. lo 11. Produit selon la revendication 10, caractérisé en ce que le rapport silicate d'aluminium/masse usé et/ou fines va de 0,1/1 à 1,5/1 en poids. 12.*Produit selon la revendication 11, caractérisé en ce que ce rapport va de 0,3/1 à 1/1 en poids. 13. Produit selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les agglomérats ont un volume unitaire compris entre 0,5 et 20 cm3. 14. Utilisation d'un produit aggloméré selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, pour la valorisation d'un ou plusieurs des métaux présents dans la masse usée et/ou les fines issues de la production d'organohalosilane. io 15. Utilisation selon la revendication 14, pour la valorisation du silicium métal. 16. Utilisation selon la revendication 14, pour la valorisation du cuivre.