BE1009996A3

BE1009996A3 - Procede de traitement d'un produit pulverulent et installation pour la mise en oeuvre de ce procede.

Info

Publication number: BE1009996A3
Application number: BE9600078A
Authority: BE
Inventors: Rene Winand; Luc Segers
Original assignee: Univ Bruxelles
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1997-11-04
Also published as: AU1537397A; WO1997028287A1; EP0877827A1

Abstract

Procédé de traitement d'un produit pulvérulent que l'on met en contact avec une substance liquide non aqueuse chauffée par des gaz de combustion et constituée d'au moins 30 % en volume d'une matière en grande partie oxydée, sensiblement à l'abri de l'atmosphère gazeuse pouvant contenir ces gaz de combustion, d'une manière telle à éviter au maximum l'émission de poussières pouvant provenir de ce produit pulvérulent, et en ce que l'on maintient cette substance à une température qui est telle qu'elle permet de former avec le produit pulvérulent une phase liquide à cette température.

Description

"Procédé de traitement d'un produit pulvérulent et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé"
La présente invention est relative à un procédé permettant de traiter des produits pulvérulents, soit ne contenant aucune substance valorisable, telles que des boues séchées des décanteurs d'eaux usées urbaines, rurales ou industrielles, des particules ou fibres d'amiante à conditionner sous une forme inerte, soit contenant des substances valorisables telles que des résidus de lixiviation provenant de l'hydrométallur- gie, des poussières zincifères provenant de la production d'acier (poussières de four électrique à arc ou boues de convertisseur, etc. ).

Il peut aussi s'agir de concentrés de minerais ou de produits pulvérulents contenant des substances telles que par exemple des sulfures, des arséniures, des antimoniures, des stannates, des sulfates, des arséniates, des antimoniates de métaux.

En ce qui concerne la production d'acier au départ de mitrailles au four électrique à arc lesquels possèdent tous un dispositif de traitement des fumées, on récupère ainsi une poussière très fine connue dans la littérature sous le sigle EAFD (Electric Arc Furnace Dust).

Depuis quelques années, la mitraille enfournée contient des quantités croissantes d'acier galvanisé, ce qui conduit à une concentration de plus en plus grande de ces poussières en oxydes de zinc, plomb et cadmium (ZnO, PbO, CdO). En outre, les matières plastiques et les peintures conduisent à une contamination des poussières en chlore et fluor.

Très rapidement, les autorités chargées de la législation de l'environnement ont décidé la classification du produit, imposant des règles strictes pour son transport et sa mise à décharge (aux USA, il est classé sous le numéro K061 par l'Environnement Protection Act E. P. A.).

Des procédés sont alors apparus en vue de traiter ces poussières pour en extraire les métaux nonferreux, le solde, essentiellement des oxydes de fer accompagnés de CaO, Si02, Al203, étant renvoyé en sidérurgie (haut-fourneau par exemple) ou rendu inerte.

Actuellement, il existe, à l'échelle industrielle, essentiellement deux catégories de procédés pyrométallurgiques distinctes pour le traitement de ces poussières zincifères, l'une produisant de l'oxyde de zinc, l'autre du zinc métallique.

Dans l'un des procédés connus produisant de l'oxyde de zinc, les poussières zincifères à traiter sont mélangées, après avoir été pelletisées ou non, avec un réducteur, formé par exemple de coke ou de charbon.

Ensuite, ce mélange est chauffé dans un four à combustible fossile ou électrique provoquant la réduction du ZnO, PbO, CdO en vapeurs qui sont réoxydées dans une autre zone du four. Ces oxydes sont récupérés dans le traitement des fumées.

Plusieurs variantes de ce procédé sont basées sur ce principe. La plus connue et pratiquement la seule en usage en Europe a été développée par BERZELIUS UMWELT SERVICES (B. U. S. ) et utilise un four tournant du type WAELZ. D'autres variantes existent au Japon (SUMITOMO et H. T. R. ). L'oxyde de zinc (ZnO) peut également être produit à l'aide d'un brûleur mis au point par HORSEHEAD (St JOE FLAME REACTOR) USA.

L'oxyde ainsi produit contient encore trop de chlore et de fluor. Il existe des traitements (four tournant secondaire ou traitement à NaCO) pour abaisser

ces contaminations chlorées et fluorées. Ils sont indispensables car le seul débouché actuel de cet oxyde appelé"WAELZ"est d'être mélangé à d'autres matières comme chargement des fours"IMPERIAL SMELTING"pour
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lesquels les impositions"chlore"et"fluor" (de même que Na20 et K2O) sont très sévères.

Les procédés connus produisant du zinc métallique consistent à réduire les oxydes de zinc, plomb et cadmium (mais pas le fer) et à récupérer les vapeurs dans un condenseur.

Pratiquement, le seul condenseur utilisé est le"Splash Condenser"de"IMPERIAL SMELTING"utilisé dans le cadre de son four à cuve de traitement de minerais ou concentrés zinc/plomb. Selon les cas, on peut aussi pousser la réduction plus loin et obtenir une fonte riche en chrome et nickel, si les poussières contiennent ces éléments, comme par exemple dans le cas des poussières de production d'aciers inoxydables.

Les fours sont des fours électriques à plasma (PLASMADUST ou PLASMASCAN) ou à électrodes, comme le four"ELKEM MULTIPURPOSE FURNACE"chauffé par résistance dans la scorie. Dans tous les cas, il apparaît que le fonctionnement du"Splash Condenser"est très délicat et conduit souvent à l'arrêt des exploitations.

L'invention permet de remédier aux inconvénients des procédés connus et surtout de résoudre simultanément d'une manière très simple, efficace et économiquement justifiée, les problèmes résultant de l'utilisation d'un condenseur et/ou d'un séparateur pour la récupération de certains produits de réaction et ceci non seulement dans le retraitement des poussières de four électrique à arc d'aciérie mais dans tous les domaines où il y a lieu d'introduire un produit pulvérulent dans un liquide.

A cet effet, suivant l'invention, on met ce produit en contact avec une substance liquide, non

aqueuse, chauffée par des gaz de combustion et constituée d'au moins 30 % en volume d'une matière en grande partie oxydée, sensiblement à l'abri de l'atmosphère gazeuse pouvant contenir ces gaz de combustion, d'une manière telle à éviter au maximum l'émission de poussières pouvant provenir de ce produit pulvérulent, cette substance étant maintenue à une température qui est telle qu'elle permet de former avec le produit pulvérulent une phase liquide à cette température.

Avantageusement, on introduit un agent oxydant dans le liquide précité séparément du produit pulvérulent.

Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, on introduit l'agent oxydant sous forme d'un gaz comburant dans le liquide au moyen d'un brûleur à flamme immergée dans ce dernier, de manière à permettre ainsi de maintenir en même temps ce liquide à une température supérieure à sa température de solidification.

Suivant une forme de réalisation préférentielle de l'invention, si l'on utilise un produit pulvérulent zincifère provenant notamment de la production d'acier au départ de mitrailles, on introduit, au cours d'une première étape, ce produit pulvérulent et un agent oxydant dans une scorie liquide dans une zone non réductrice de manière à former de l'oxyde de zinc dissous dans cette scorie et, au cours d'une deuxième étape, on transfère cette scorie liquide vers une zone de réduction où un agent réducteur est introduit dans celle-ci pour réduire l'oxyde de zinc en zinc métal volatil, ce zinc métal ainsi que les substances gazeuses formées au cours de cette étape étant évacués au fur et à mesure de leur formation, l'agent oxydant et le produit pulvérulent étant introduits séparément dans la zone non réductrice,

notamment dans la scorie liquide contenue dans cette zone, d'une manière telle à éviter

la formation de poussières qui pourraient être entraînées avec les substances gazeuses formées dans cette zone.

L'invention est également relative à une installation pour le traitement d'un produit pulvérulent, notamment pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus.

Cette installation comprend une chambre de chauffage destinée à contenir, sur une certaine partie de sa hauteur, un liquide dans lequel la matière pulvérulente peut être introduite, des moyens étant prévus pour permettre, d'une part, l'évacuation séparée de toutes substances gazeuses formées à partir du produit pulvérulent et, d'autre part, l'introduction séparée dans le liquide susdit d'un agent oxydant et du produit pulvérulent, d'une manière telle à éviter au maximum la formation de poussières risquant d'être évacuées avec les substances gazeuses susdites.

D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, de quelques formes de réalisation particulières du procédé et de l'installation, suivant l'invention, avec référence aux dessins annexés.

La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe selon la ligne I-I de la figure 2 d'une première forme de réalisation d'une installation suivant l'invention.

La figure 2 est une coupe suivant la ligne IIII de la figure 1.

La figure 3 est une vue schématique en élévation et en coupe, à plus grande échelle, d'une partie d'une variante de la première forme de réalisation de l'installation suivant l'invention.

La figure 4 est une vue en élévation et en coupe d'une partie d'une deuxième forme de réalisation de l'installation suivant l'invention.

La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 6 et montre une autre partie d'une forme de réalisation de l'installation suivant l'invention pouvant être combinée avec les précédentes formes de réalisation.

La figure 6 est une coupe suivant la ligne VIVI de la figure 5.

La figure 7 est une vue en plan et en coupe d'une troisième forme de réalisation de l'installation suivant l'invention.

Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence concernent des éléments identiques ou analogues.

D'une façon générale, le procédé suivant l'invention pour le traitement d'un produit pulvérulent se caractérise par le fait que ce produit est introduit dans une substance liquide non aqueuse dans le but de former avec cette substance une phase liquide dans des conditions non réductrices, d'une manière telle que les émissions de poussières soient sinon supprimées, au moins rendues très faibles et non nuisibles et que les émissions gazeuses résultant de cette opération soient confinées.

En fait, un des buts essentiels du procédé suivant la présente invention est de maintenir l'atmosphère à l'endroit où le produit pulvérulent est mis en contact avec la substance liquide non aqueuse, se trouvant à l'état liquide ou à l'état solide, sensiblement exempt de poussières provenant du produit pulvérulent, de manière à pouvoir isoler facilement les gaz éventuels produits audit contact.

En pratique deux situations peuvent se présenter :

Dans une première situation, on utilise une substance non aqueuse à l'état liquide, dont la température de fusion est égale ou supérieure à celle de la matière pulvérulente, de sorte que cette dernière est également mise en fusion lors de son contact avec la substance susdite. Un exemple concret d'une telle situation est celle où la matière pulvérulente est formée de poussières de four à arc d'aciérie et la substance non aqueuse liquide est formée de silicate de fer et de calcium dans des proportions telles que la température de fusion de la phase ainsi formée soit supérieure à 1450 C.

Dans une deuxième situation, on utilise une substance liquide non aqueuse présentant à l'état pur un point de fusion inférieur à celui de la matière pulvérulente, mais qui réagit avec cette matière pulvérulente, de manière à former une solution dont le point de fusion est inférieur à celui de la substance liquide non aqueuse. Un tel exemple concret est celui où la matière pulvérulente est formée de résidus d'amiante ou de boues de décanteurs et la substance non aqueuse est formée aussi de silicates de fer et de calcium dans des proportions telles que la température de fusion de la phase ainsi formée soit inférieure à 1300 C.

Avantageusement, suivant l'invention, on introduit le produit pulvérulent à traiter, sensiblement à l'abri de l'atmosphère gazeuse environnante, dans un liquide non aqueux présentant une température de solidification supérieure à 800 C et constitué d'au moins 30 % en volume d'une matière en grande partie oxydée, et ceci d'une manière telle à éviter au maximum l'émission de poussières pouvant provenir de ce produit pulvérulent lors de son introduction dans ce liquide.

Plus particulièrement, lorsqu'il s'agit d'un produit pulvérulent oxydable, on introduit un agent oxydant dans le liquide précité séparément du produit pulvérulent.

Les figures 1 et 2 représentent schématiquement une installation pouvant convenir à ce sujet.

Cette installation comprend une chambre 1 pouvant contenir un liquide 2, correspondant au liquide précité, et dont la partie supérieure, au-dessus de ce liquide, est divisée en deux compartiments successifs 3 et 4 par une cloison 5 dont le bord inférieur 6 est immergé dans le liquide 2. Un tuyau d'alimentation 7 traverse le premier compartiment 3 pour aboutir avec son extrémité inférieure juste au niveau du liquide 2 ou légèrement au-dessus ou en dessous de celui-ci, de manière à permettre l'introduction du produit pulvérulent à traiter directement dans le liquide 2 et à l'abri de l'atmosphère gazeuse du compartiment 4.

Si le produit pulvérulent contient des chlorures et/ou fluorures, par suite de la température du liquide 2, ceux-ci peuvent s'évaporer et former une phase gazeuse dans le compartiment 3, au-dessus du niveau du liquide.

Dans un tel cas, ces chlorures ou fluorures à l'état gazeux pourraient être évacués du compartiment 3 pour ensuite être condensés. Dans un autre cas, on pourrait prévoir avantageusement, dans le compartiment 3, une paroi froide 8 contre laquelle ces chlorures et fluorures gazeux peuvent se condenser au fur et à mesure de leur dégagement du liquide 2. Si cette condensation a lieu à l'état liquide, ces chlorures et fluorures peuvent être récupérés dans la gouttière 9 et ensuite être évacués à l'état liquide du compartiment 3.

Si des gaz non condensables sont formés dans le compartiment 3, ils sont évacués par une conduite 11'.

Dans la paroi latérale du deuxième compartiment 4 est monté, de préférence en oblique, un brûleur 10 à flamme immergée dans le liquide 2 permettant ainsi d'introduire un agent oxydant sous forme d'un gaz

comburant dans le liquide et en même temps de maintenir ce liquide à une température supérieure à sa température de solidification.

De plus, par une orientation judicieuse de l'embouchure du brûleur 10, il est possible de créer dans ce liquide 2 un mouvement provoquant une circulation de ce dernier à travers les deux compartiments 3 et 4 et ainsi d'obtenir un renouvellement continu de l'interface du tuyau 7 avec le liquide 2.

A cet égard, il peut s'agir d'un brûleur à gaz, à combustible liquide ou à combustible solide pulvérulent.

De cette façon, on crée dans les deux compartiments 3 et 4 de la chambre 1 une zone d'oxydation.

Il est important de noter que les gaz comburants et de combustion provenant du brûleur 10 sont évacués par une conduite 11 prévue dans la partie supérieure du compartiment 4.

Ainsi, l'évacuation de ces gaz comburants et de combustion a lieu séparément de ceux formés dans le compartiment 3 par les produits pulvérulents introduits dans le liquide 2, et ne contribuent donc pas à la dilution de ces derniers gaz.

Dans certains cas, il peut être utile de préchauffer le produit pulvérulent avant de l'introduire dans le liquide 2 de la chambre 1. Ce préchauffage peut avantageusement avoir lieu par les gaz provenant du brûleur 10 et évacués par la conduite il.

La figure 3 montre schématiquement une coupe verticale d'un échangeur de chaleur 12 monté en amont du tuyau d'alimentation 7.

Ce préchauffage peut être tel que, suivant la nature du produit pulvérulent, il peut aider à fondre ou à décomposer ce dernier au moins partiellement avant de l'introduire dans le liquide 2.

Dans le cas par exemple où il s'agit d'un produit pulvérulent zincifère, chloré et/ou fluoré, une telle décomposition pourrait avoir lieu permettant ainsi la formation de chlorures et/ou fluorures à l'état gazeux qui sont alors récupérés à l'état condensé audessus de l'échangeur 12, avant l'introduction du produit pulvérulent dans le compartiment 3.

Dans d'autres cas encore, il est possible de mélanger le produit pulvérulent avec un fondant. Ce mélange avec le fondant peut avoir lieu préalablement à l'introduction dans le liquide précité ou dans ce liquide même.

Si le produit pulvérulent à traiter contient des métaux non ferreux à récupérer, tels que du zinc, le liquide 2 est formé d'une scorie, c'est-à-dire d'un mélange constitué principalement d'oxydes et de sels métalliques qui est chauffé par l'injection des gaz du brûleur 10 placé de telle façon qu'un mouvement d'ensemble soit imprimé à la scorie liquide, comme déjà mentionné ci-dessus.

Ce mouvement est tel que les gaz brûlés soient uniquement recueillis dans le deuxième compartiment 4 alors que le produit pulvérulent à traiter est introduit dans le premier compartiment 3. Le mouvement ainsi imprimé à la scorie liquide chaude est tel que celle-ci soit propulsée vers le compartiment 3 où le produit pulvérulent est introduit et ceci d'une manière telle que ce produit pulvérulent soit entraîné par la scorie pour y être dissout.

La scorie peut être à base d'oxydes et peut être constituée de silicates et/ou d'aluminates.

Le produit pulvérulent est introduit au niveau ou à proximité du niveau de la scorie liquide 2 de façon à éviter que ce produit puisse entrer en contact avec la phase gazeuse se trouvant au-dessus de la scorie dans le compartiment 4. De toute manière, dans le premier

compartiment 3, dans lequel on introduit le produit pulvérulent, l'atmosphère ne contient que des gaz et vapeurs éventuellement émis par le produit pulvérulent lors du processus de dissolution dans la scorie.

Il est également possible d'introduire dans le premier compartiment 3, d'une manière contrôlée, un gaz adéquat destiné par exemple à entraîner les gaz et vapeurs émis par le produit pulvérulent. Dans tous les cas, suivant l'invention, la présence de poussières au départ du produit pulvérulent à traiter est nulle ou en tout cas extrêmement faible dans l'atmosphère au-dessus du liquide du premier compartiment 3.

Comme également déjà mentionné ci-dessus, le procédé suivant l'invention et le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé peuvent servir à traiter des produits pulvérulents de nature extrêmement variée.

Plus particulièrement, il peut s'agir de poussières provenant de procédés industriels contenant des constituants valorisables. Les poussières de four électrique d'aciérie en sont un bon exemple.

Il peut également s'agir de concentrés de minerais ou d'un produit pulvérulent quelconque contenant des sulfures et/ou des arséniures. Dans ces cas, l'oxyde de fer contenu dans la scorie liquide 2 est porté à la valence trois (FeO ou Fie304) au contact des gaz oxydants venant du brûleur 10. Au contact avec un tel produit pulvérulent, l'oxyde de fer reprendra la valence deux en oxydant par exemple le sulfure suivant les réactions : 3Fe + MeS -- 6FeO + SO, + MeO et
3Fe3O4 + MeS-"9FeO + SO, + MeO.

Dans ces équations, Me désigne un métal non ferreux, tel que le zinc, le cuivre, etc.

Le SO, et/ou l'As2O3 produit dans le compartiment 3 où l'on injecte le produit pulvérulent n'est dilué que par les autres gaz émanant du produit pulvéru-

lent lors de sa dissolution dans la scorie. Les gaz dans le compartiment 3 sont donc très riches en S02
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et/ou l'As203 qu'on peut envisager de condenser par refroidissement, suivi de compression dans le cas du SO.

Si le produit pulvérulent contient des chlorures volatils, ceux-ci sont évaporés dans le compartiment 3, comme déjà mentionné ci-dessus, au cours du processus par lequel ce produit est finalement dissous dans la scorie liquide.

Ce compartiment 3 peut être avantageusement muni d'une paroi refroidie 8 ayant la forme géométrique qui convient pour récupérer ces chlorures à l'état liquide ou à l'état solide. Ces chlorures sont séparés et envoyés à une entreprise spécialisée dans leur traitement. Si le produit pulvérulent à traiter contient des fluorures, ceux-ci sont en général moins volatils que les chlorures et sont en majeure partie dissous dans la scorie. La partie volatile accompagne les chlorures comme indiqué ci-dessus.

Si le produit pulvérulent contient des métaux valorisables, la chambre 1 des figures 1 et 2 et décrite ci-dessus sert à préparer une scorie oxydée qui devra alors être transférée vers une autre partie du dispositif formant un réacteur de réduction. Un tel réacteur est représenté à la figure 4 et est désigné par la référence 13.

Dans un tel cas, le procédé suivant l'invention comprend donc une étape d'oxydation suivie d'une étape de réduction.

Si l'on utilise un produit pulvérulent zincifère, provenant notamment de la production d'acier au départ de mitrailles, on introduit au cours de cette première étape le produit pulvérulent et un agent oxydant dans la scorie liquide 2 de la zone d'oxydation de manière à former de l'oxyde de zinc dissous dans

cette scorie et, au cours d'une deuxième étape, on transfère cette scorie liquide dans une deuxième chambre ou réacteur de réduction 13 où un agent réducteur, par exemple du coke ou du carbone 14, est introduit pour réduire l'oxyde de zinc en zinc métal volatil.

La figure 4 montre une couche de coke 14 flottant au-dessus de la scorie liquide 2 provenant de la chambre 1 telle que montrée aux figures 1 et 2.

Cette scorie entre par une ouverture 15 ménagée dans une des parois latérales du réacteur 13, à un niveau inférieur à celui de la scorie liquide 2. Ainsi, on évite que des gaz provenant de la chambre 1, encore appelée chambre d'oxydation, puissent entrer dans le réacteur de réduction 13. Avantageusement, l'ouverture d'entrée 15 du réacteur 13 est reliée au deuxième compartiment 4 de la chambre 1 également en un endroit situé en dessous du niveau de la scorie liquide 2 contenu dans ce dernier.

La liaison entre ce compartiment 4 et le réacteur de réduction 13 a de préférence lieu par un tuyau (non représenté) incliné vers ce dernier.

La scorie 2 est maintenue à l'état fondu dans le réacteur de réduction 13 par des éléments électriques pénétrant dans ladite scorie, notamment par des électrodes en carbone 16.

De plus, plusieurs brûleurs auxiliaires 17 débouchent avantageusement à travers une des parois latérales directement dans la scorie. Ces brûleurs 17 sont de préférence ménagés dans la paroi latérale du réacteur 13 opposée à celle présentant l'ouverture d'entrée 15.

La réduction de la scorie a lieu à l'interface entre cette dernière et la couche de coke 14 qui flotte à sa surface. Cette réaction d'interface est accélérée par les mouvements de convection créés dans la scorie par la concentration d'énergie dissipée par effet Joule au voisinage des électrodes. La couche de coke 14

présente avantageusement une épaisseur de 0,3 à 1 m et de préférence 0,5 m. Comme la surface supérieure de cette couche de coke est plus froide que son interface avec la scorie, cette couche de coke peut jouer un rôle de purification de vapeurs métalliques condensables. C'est en particulier le cas lorsque la scorie liquide contient simultanément des oxydes de zinc et de plomb et éventuellement de cadmium.

La réduction a ainsi lieu dans des conditions telles que les gaz qu'elle produit présentent un rapport CO/CO+CO tel que la réoxydation du zinc n'ait pas lieu lors de sa condensation.

Il est encore à noter que l'énergie électrique à fournir est faible, puisque la scorie entre à l'état liquide dans le réacteur 13. L'énergie électrique doit donc uniquement servir à fournir les calories nécessaires pour les réaction endothermiques de réduction par le carbone et à compenser les pertes thermiques invitables.

Le démarrage du réacteur 13 peut être réalisé aisément par un ou plusieurs des brûleurs auxiliaires 17. Il s'agit généralement de brûleurs à gaz ou à combustible liquide montés dans une des parois latérales du réacteur, à un niveau tel que les gaz de combustion débouchent dans la scorie liquide. Il peut s'avérer avantageux de profiter de cette disposition géométrique pour accélérer les réactions de réduction à l'interface scorie/coke grâce au mouvement d'ensemble de la scorie créé dans le réacteur 13 par l'injection de gaz dans cette dernière.

Il va de soi que le coke est introduit dans le réacteur 13 au moyen de sas d'étanchéité 19.

Suivant la nature des métaux valorisables à extraire de la scorie, la température de la scorie dans le réacteur 13 peut être aisément réglée à des valeurs différentes. C'est ainsi que si seuls des métaux non

ferreux, tels que le zinc, le plomb, le cadmium, le cuivre, etc., sont à récupérer, on choisira une température telle que la réduction de l'oxyde de fer jusqu'à l'état métallique soit lente. Par contre, si on souhaite valoriser également du nickel, du chrome, du cobalt, etc., il peut être avantageux de provoquer une réduction plus intense des oxydes de fer, de façon à dissoudre ces métaux dans un alliage à point de fusion relativement bas.

Il y a encore lieu de noter que le réacteur 13 est muni de trous de coulée adéquats 18 pour évacuer, d'une part, la scorie liquide épuisée et, d'autre part, la phase métallique liquide éventuelle.

Lorsque la scorie traitée dans le réacteur 13 contient des oxydes de métaux volatils, notamment de zinc, plomb, cadmium, les gaz produits par la réduction sont conduits de manière étanche à travers des conduites 22 vers un condenseur 20, de préférence un condenseur à plaques verticales 21, refroidies dans des conditions telles que les métaux soient récupérés à l'état liquide.

Un tel condenseur 20 a été représenté aux figures 5 et 6.

Dans ce condenseur 20, les plaques verticales 21 sont disposées de façon à créer des changements de direction des gaz. Dans la figure 5, la référence 22 montre dans une des parois latérales du condenseur 20 l'ouverture d'entrée des gaz venant du réacteur 13 par les conduites 22. La paroi opposée du condenseur 20 présente une ouverture de sortie 23 pour les gaz appauvris en éléments métalliques. Le métal liquide condensé a été montré par la référence 24, tandis que les flèches 25 indiquent le sens de circulation d'air de refroidissement.

La figure 7 concerne une troisième forme de réalisation de l'installation suivant l'invention.

Cette installation se caractérise par le fait que la chambre d'oxydation 1, le réacteur de réduction 13 et le condenseur 20 sont accolés de manière à n'obtenir qu'un seul appareil très compact. Dans cette forme de réalisation, le compartiment 4 est relié par une ouverture séparée 15 au réacteur 13.

L'invention est illustrée davantage par un exemple pratique donné ci-après. Cet exemple peut être réalisé dans l'installation telle que montrée aux figures.

La poussière traitée contient 20 % de zinc, 3 % de plomb, 0,1 % de cadmium et environ 1,5 % de chlore, le restant étant constitué d'oxydes dont 30 % de FeO et 10 % de CaO.

On ajoute à la poussière de la silice (soi02) à raison de 186 kg par tonne de poussière.

La chambre de fusion oxydante 1 est chauffée au moyen de brûleurs 10 à gaz naturel avec un débit de 83, 3 Nm3 CH., par tonne de poussière. La poussière et ses additions sont injectées à raison de 5,83 T/h. La puissance des brûleurs 10 est de l'ordre de 5MW.

Le chlore de la charge est récupéré dans les fumées de la chambre 1 sous la forme de ZnCl, à raison de 46 kg/T de poussière. On recueille 1.140 kg de scorie par tonne de poussière qui est transférée liquide vers le réacteur de réduction 13.

Le réacteur de réduction 13 est chauffé par résistance dans la scorie 2 à l'aide d'électrodes en graphite 16. La puissance installée est de 2,2 MW.

On effectue des additions de coke 14 à raison de 47,5 kg de coke par tonne de poussière.

Les gaz du réacteur 13 contiennent du CO et les vapeurs de zinc, plomb et cadmium. A la sortie du condenseur 20, on récupère un alliage liquide contenant par tonne de poussière traitée 205 kg de zinc, 34 kg de plomb et 0,9 kg de cadmium.

La scorie épuisée est coulée à raison de 854 kg par tonne de poussière.

En variante, on peut faire usage de dispositifs de récupération de tout ou partie de la chaleur contenue dans les gaz et fumées des deux brûleurs.

Selon les cas, on peut récupérer de 30 à 64 % de la chaleur des brûleurs de la chambre 1 par exemple en préchauffant la charge et de 40 à 73 % des besoins thermiques du réacteur 13 par combustion du CO sortant du condenseur 20.

Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien d'autres variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention.

Ainsi, il est possible de prévoir plusieurs tuyaux 7 pour injecter le produit pulvérulent dans le liquide 2 contenu dans la chambre 1.

Il est également possible de prévoir plusieurs trous de coulée superposés dont au moins un pour la scorie liquide dans la chambre 1 et dans le réacteur 13.

Le cas échéant, on pourrait ainsi envisager un trou de coulée pour chaque phase liquide métallique peu oxydable, par exemple pour du cuivre, du plomb ou encore pour une phase liquide sulfurée, par exemple matte de cuivre CU2S-FeS, matte de nickel NiS-FeS, mattes mixtes contenant d'autres sulfures encore, tels que PbS, CoS, ZnS, etc. Un autre trou de coulée encore pourrait être prévu pour une phase liquide contenant de l'arsenic. si plusieurs phases liquides sont à séparer, il paraît souhaitable de prévoir dans le réacteur de réduction 13 un avant-creuset (non représenté), permettant la séparation de ces phases ainsi qu'il est de bonne pratique de le faire en métallurgie des métaux non ferreux.

Claims

REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un produit pulvérulent, caractérisé en ce que l'on met ce produit en contact avec une substance liquide non aqueuse chauffée par des gaz de combustion et constituée d'au moins 30 % en volume d'une matière en grande partie oxydée, sensiblement à l'abri de l'atmosphère gazeuse pouvant contenir ces gaz de combustion, d'une manière telle à éviter au maximum l'émission de poussières pouvant provenir de ce produit pulvérulent, et en ce que l'on maintient cette substance à une température qui est telle qu'elle permet de former avec le produit pulvérulent une phase liquide à cette température.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit un agent oxydant dans la substance liquide précitée séparément du produit pulvérulent.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on introduit l'agent oxydant, sous forme d'un gaz comburant, dans la substance précitée au moyen d'un brûleur à flamme immergée dans cette substance permettant ainsi de maintenir en même temps cette dernière à une température supérieure à sa température de solidification.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on forme une zone d'oxydation à travers laquelle on fait circuler la substance précitée à l'état liquide au moyen de gaz comburant et de combustion provenant du brûleur précité, ces gaz étant évacués séparément des gaz formés à partir du produit pulvérulent au contact avec la substance liquide susdite.
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on préchauffe le produit pulvérulent avant de l'introduire dans la substance liquide précitée. <Desc/Clms Page number 19>
6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'on préchauffe le produit pulvérulent par des gaz provenant du brûleur précité.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'on fond, évapore et/ou décompose au moins partiellement le produit pulvérulent avant de l'introduire dans la substance liquide précitée.
8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise un produit pulvérulent zincifère, chloré, fluoré et/ou sulfuré.
9. Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'on forme des chlorures et/ou fluorures à l'état gazeux à partir du produit pulvérulent précité et en ce que l'on récupère ces chlorures et/ou fluorures à l'état condensé.
10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on mélange le produit pulvérulent avec un fondant.
11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le fondant précité est introduit dans la substance liquide précitée.
12. Procédé suivant l'une quelconque des revendication 1 à 11, caractérisé en ce que, si l'on utilise un produit pulvérulent zincifère, provenant notamment de la production d'acier au départ de mitrailles, on introduit, au cours d'une première étape, ce produit pulvérulent et un agent oxydant dans une scorie liquide dans une zone d'oxydation, de manière à former de l'oxyde de zinc dissous dans cette scorie et, au cours d'une deuxième étape, on transfère cette scorie liquide vers une zone de réduction où un agent réducteur est introduit dans celle-ci pour réduire l'oxyde de zinc en zinc métal volatil, ce zinc métal ainsi que des substances gazeuses formées au cours de ces étapes étant <Desc/Clms Page number 20> évacués au fur et à mesure de leur formation,

et l'agent oxydant et le produit pulvérulent étant introduits séparément dans la zone d'oxydation, notamment dans la scorie liquide contenue dans cette zone, d'une manière telle à éviter la formation de poussières qui pourraient être entraînées avec les substances gazeuses formées dans cette zone.
13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les substances gazeuses formées dans la zone d'oxydation sont évacuées séparément de celles formées dans la zone de réduction.
14. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la zone d'oxydation est séparée de la zone de réduction d'une manière telle à éviter que des substances gazeuses présentes dans l'une de ces zones puissent pénétrer dans l'autre zone.
15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le liquide précité est formé d'une scorie contenant des oxydes, notamment des silicates et/ou aluminates.
16. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que l'on forme, dans la zone de réduction, une couche de coke ou de carbone au-dessus du niveau de la scorie liquide provenant de la zone d'oxydation.
17. Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la scorie est maintenue à l'état fondu dans la zone de réduction au moins partiellement au moyen d'éléments électriques pénétrant dans ladite scorie.
18. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 16 et 17, caractérisé en ce que, dans le cas où le produit pulvérulent précité contient des oxydes de fer, de nickel et/ou de chrome, la réduction est réalisée au cours de la deuxième étape précitée dans <Desc/Clms Page number 21> des conditions telles à former également du fer, du nickel et/ou du chrome métalliques.
19. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que l'on maintient la scorie à l'état fondu dans la zone de réduction au moins par un brûleur à flamme immergée dans la scorie, dans laquelle simultanément un agent réducteur est introduit.
20. Installation pour le traitement d'un produit pulvérulent, notamment pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19, comprenant une chambre de chauffage (1) destinée à contenir, sur une certaine partie de sa hauteur, un liquide (2) dans lequel le produit pulvérulent peut être introduit, des moyens (5,7, 11, 11') étant prévus pour permettre l'évacuation séparée de substances gazeuses formées à partir du produit pulvérulent de celles provenant de l'introduction dans le liquide susdit d'un agent oxydant, de manière telle à éviter au maximum la formation de poussières.
21. Installation suivant la revendication 20, caractérisée en ce que l'espace de la chambre de chauffage (1) situé au-dessus du liquide (2) est divisé en deux compartiments (3) et (4), notamment par une paroi (5), des moyens (7) étant prévus pour introduire directement le produit pulvérulent dans le liquide (2) se trouvant dans le compartiment (3) et pour introduire l'agent oxydant dans le liquide (2) se trouvant dans le compartiment (4), des moyens (10) étant prévus pour créer une circulation du liquide à travers les deux compartiments (3) et (4).