LU83141A1 - Procede de traitement continu de toles en acier - Google Patents
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Description
. . ? ? ν ' Revendication de la priorité de 2 demandes de brevet déposées en Belgique ~ç> le 21 février 1980 sous le No 881.854 '— le 14 mars 1980 sous le No 882.255 c 2009E/8102
BL-3072/EM/BM
! i » ! CENTRE DE RECHERCHES METALLURGIQUES -CENTRUM VOOR RESEARCH IN DE METALLURGIE,
Association sans but lucratif - vereniging zonder winstoogmerk à BRUXELLES, (Belgique).
Procédé de traitement continu de tôles en acier.
La présente invention est relative à un procédé de traitement continu de tôles en acier, particulièrement intéres-4 sant dans le cas où ces tôles ont préalablement subi un traitement thermique comprenant un chauffage à flammes nues et/ou un refroidissement à l'eau.
Le demandeur a déjà préconisé un procédé dans lequel on soumet la tôle à un chauffage et à un refroidissement, et au cours d'une au moins des phases duquel on produit sur la tôle une couche d'oxyde. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on met la dite tôle en contact avec une solution d'au moins un acide / ïj 2.- organique dont on maintient le pH entre une valeur minimum de 1,5 et une valeur maximum de 4, et dont on maintient la température, au-dessus d'une valeur minimum T = 20 + (pH -1,5) x 32 m et en ce que la dite solution contient du fer en quantité supérieure à 50 milligrammes par litre, et de préférence supérieure à 100 milligrammes par litre.
Dans le cas où l'acide organique est de l'acide formique, on maintient avantageusement le pH de la solution de décapage à une valeur comprise de préférence entre 2,6 et 3,6 et on maintient la température de cette solution à une valeur * supérieure à 40°C.
Suivant ce procédé, le rinçage de la tôle après décapage est effectué avec recyclage de l'eau de rinçage, de façon continue, en la soumettant à une opération de neutralisation (hydroxyde d'hydrazine) ou de destruction chimique de l'acide résiduel (H„0J .
^ « L'opération de rinçage précitée peut cependant présenter des inconvénients dans certains cas. Par exemple, à la sortie de l'installation de rinçage, la tôle doit généralement être à une température de l'ordre de 40°c, ce qui requiert une température de l'eau de rinçage de 40°C également. Or la cinétique d'oxydation de l'acide organique n’est pas suffisante à des températures inférieures à 60°C pour conduire à l'utilisation d'installations de dimensions raisonnables. Il en résulte que le maintien de l'eau de rinçage à 40°C impose des installations excessivement importantes dans le cas où l'eau est traitée avant rejet i ou des consommations excessives d'eau dans le cas où elle n'est pas traitée avant rejet. De plus, les règlements anti-pollution deviennent de plus en plus contraignants et peuvent nécessiter des traitements coûteux de ces eaux de rinçage avant leur rejet dans le milieu environnant.
La présente invention a précisément pour objet un procédé permettant de remédier à ces inconvénients.
'k_ I ' » 1 3.-
Le procédé, objet de la présente invention, dans lequel on soumet une tôle recouverte d'une couche d'oxyde à un traitement de décapage par mise en contact avec une solution d'au moins un acide organique, et notamment de l'acide formique, et ensuite à un traitement de rinçage avec recyclage de l'eau de rinçage de façon continue, est essentiellement caractérisé en ce que le dit traitement continu de rinçage est précédé d'une ou plusieurs opérations successives de rinçage partiel.
La température de l'eau résultant du rinçage partiel est avantageusement supérieure à 70°C, et de préférence supérieure à 90°C.
La ou les opérations de rinçage partiel sont effectuées avec des débits limités, dans des installations de -capacité réduite, ce qui permet d'atteindre les objectifs de moindre consommation et de moindres investissements. Le nombre de ces opérations de rinçage partiel doit cependant être suffisant pour que le traitement continu de rinçage final puisse être réalisé également dans des conditions économiques de consommation et d'investissement. Ces conditions requièrent une concentration en acide dans l'eau de rinçage final suffisamment faible. Connaissant la température de la tôle à son entrée dans l'installation de rinçage partiel (environ 100°C) , on peut déterminer les conditions de ce rinçage (débit, nombre, etc...) pour répondre aux impératifs d'une part de la cinétique d'oxydation de l'acide - organique et d'autre part, d'une concentration en acide suffisam ment faible dans l'eau résultant du rinçage final.
‘ Suivant une modalité de l'invention, l'eau ré- 1 sultant des opérations de rinçage partiel et/ou final est rejetée ( i directement dans le milieu environnant.
i
Cette solution est rendue possible sans traitement d'épuration préalable, lorsque les eaux de rinçage partiel peuvent être mélangées à d'autres eaux, aptes au rejet direct dans le milieu environnant, comme c'est le cas pour les usines r sidérurgiques, grosses consommatrices d’eau.
-S
4.-
Suivant une autre modalité de l’invention, l'eau résultant du ou des opérations de rinçage partiel est soumise à un traitement permettant de réduire sa concentration en acide organique. Cette modalité est applicable notamment lorsque les eaux de rinçage partiel constituent les seules eaux à rejeter dans le milieu environnant.
Dans le cas où l'acide organique est de l'acide formique, on ajoute à l'eau de rinçage partiel un agent oxydant tel que par exemple soit de l'eau oxygénée avec un ca-' talyseur tel que du cuivre ou du fer, soit de l'oxygène chimiquement actif, en vue de détruire chimiquement l’acide formique par oxydation. Suivant une variante, l'eau de rinçage partiel est soumise à un traitement d'échange par résine.
Dans le but de réutiliser l'eau de rinçage, par exemple en vue de son recyclage, on soumet cette eau à une opération de régénération appropriée. Cette opération de régénération est applicable aussi bien pour l'eau de rinçage final que pour’l'eau de rinçage partiel.
En cas de trop plein, lors du traitement destiné à réduire la concentration en acide organique de l'eau de rinçage partiel, une telle opération de régénération est utilisable sur l'eau excédentaire.
Suivant une modalité opératoire intéressante du procédé ci-dessus, on combat toute tendance des tôles au jaunissement après décapage, en ajoutant au bain de rinçage faisant immédiatement suite au bain de décapage, un agent réducteur approprié, ce qui a pour effet de détruire le composé chimique éventuellement présent et responsable notamment de 1' asoect jaunaître que pourrait présenter la tôle.
i > 5.-
Comme agents réducteurs à considérer comme intéressants pour l'invention ci-dessus, on peut citer : - des réducteurs organiques tels que : - l'hydroxylamine ou ses sels, - l'hydroquinone, - l'acide ascorbique, - des réducteurs inorganiques tels que : - des acides phosphoreux ou leurs sels, * O i - des porteurs d'ions stanneux (Sn^ ), - des porteurs d'ions chromeux (Cr2+), 2+ " - des porteurs d'ions titaneux (Ti ), - des porteurs d'ions vanadeux (V2+).
Il a d'autre part été trouvé avantageux, pour ces réducteurs, de ne pas dépasser la concentration de 10 gr/ litre, dans les bains de rinçage.
Les figures 1 et 2 sont données à titre d'exemple non limitatif et représentent des modes de réalisation de rinçage conformes à la présente invention.
La figure 1 est relative à la modalité du rinçage partiel avec rejet de l'eau de rinçage dans le milieu environnant sans traitement préalable.
La figure 2 est relative à la modalité du rinçage partiel avec traitement de destruction de l'acide formique par H202 et avec une opération éventuelle de régénération.
Suivant la figure 1, la tôle 1 venant d'une s installation de décapage à l'acide formique et ayant une tempé- i 6 .- rature d'environ 100°C, traverse une première installation de rinçage partiel 2 dont l'entrée et la sortie sont équipées des rouleaux 3 et 4 de guidage et d’étanchéité.
Dans cette installation 2, le rinçage est réalisé par le passage de la tôle 1 entre deux séries de gicleurs 5, l'eau étant maintenue à une température de 95°C par son contact avec la tôle à 100°C.
A la sortie de cette première installation de rinçage partiel 2, la tôle traverse une seconde installation de rinçage partiel 6 dont l'entrée et la sortie sont également équipées des rouleaux 7 et 8 de guidage et d'étanchéité.
Dans cette installation 6, le rinçage est également réalisé par le passage de la tôle entre deux séries de gicleurs 9, l'eau étant maintenue à une température de 75°C par son contact avec la tôle.
Les installations de rinçage partiel 2 et 6 sont alimentées par une ligne 10 équipée d'un indicateur de débit 11, de deux vannes d'isolation 12 et 13 et d'une pompe 14. L'eau de rinçage est rejetée dans le milieu environnant par les lignes 15 et 16 comportant chacune une vanne d'isolation 17 et 18.
La tôle ainsi traitée pénètre dans une installation de rinçage final 19 par l'intermédiaire de deux rouleaux de guidage et d'étanchéité 20, puis passe sur un cylindre de renvoi 21. Cette tôle traverse de haut en bas la cuve 19 de rinçage final munie d'un circuit de recyclage de l'eau.
Dans cette installation 19, le rinçage final est réalisé par le passage de la tôle entre deux séries de gicleurs 22. Après enroulement autour du cylindre de renvoi 23, la tôle 1 sort de l’installation 19 de rinçage final en passant entre deux rouleaux d'étanchéité et d'essorage 24 et pénètre dans une batterie de séchage à air 25 en passant entre deux rouleaux de guidage et d'étanchéité 26. La tôle parcourt la 4 “ “ “ ‘ “ ““ ‘ “ (__ ί . ' 7 .
installation cette tôle, dont la température est de 40°C, est guidée par les cylindres 27 et 28, vers les postes d'utilisation ultérieure (flèche 29).
En ce qui concerne le recyclage de l'eau de l'installation de rinçage final 19, l'eau sort par le fond de la cuve 19 en 30, traverse une vanne d'isolation 31 et sous l'action d'une pompe 32, elle est réintroduite dans la cuve en 33, après avoir traversé une installation de refroidissement 34 et une installation de filtrage 35. L'installation de refroidissement 34 est alimentée en eau industrielle par un circuit d’entrée 36 et de sortie 37. Cette installation permet d'abaisser la température v de l'eau de 40°C à 30°C. L'installation de filtrage est équipée de deux séries de filtres en parallèle 38 et 39, avec chacune deux vannes d'isolation 40, 41 et 42, 43.
| * Par mesure de sécurité, la pompe 32 est équi- ; pée d'un dispositif 44 indicateur de présence d'eau.
L'eau de recyclage est contrôlée en 45 au ! moyen d'un pH mètre 46 et d'une consigne 47. En cas de nécessité, un supplément d'eau peut être fourni par la ligne 48 équipée de deux vannes d'isolation 49 et 50.
Un autre contrôle de l’eau de recyclage est effectué en 51 au moyen d’un manomètre d'alarme.
Un rejet d'eau de rinçage final est prévu par | une sortie 52 dont la cuve 19 est équipée, cette eau étant à une ! * température d'environ 40°C.
Suivant la figure 2, la tôle suit le même trajet que sur la figure 1 et les mêmes éléments sont repérés par les mêmes symboles numériques.
Cette figure 2 se distingue essentiellemabt de la figure 1 par le circuit de traitement de l'eau dés installations de rinçage partiel 2 et 6. ces installations sont alimentées en eau industrielle par la ligne lo munie d'une vanne d'isolation 13.
b "î— 8.- L'eau de rinçage partiel sortant des installations 2 et 6 par les lignes 15 et 16 est introduite dans un réacteur 53 de destruction chimique de l'acide formique au moyen d'eau oxygénée (H2°2^ contenue dans un réservoir 54 qui est relié au réacteur 53 par une ligne comprenant une pompe de régulation 55, une consigne d'acidité 56 et un pH mètre 57. L'eau de rinçage partiel traitée dans le réacteur 53 sort en 58, traverse une vanne d'isolation 59 et sous l'action d'une pompe 60 est renvoyée dans les installations de rinçage partiel 2 et 6, après avoir traversé les installations de filtrage 61 et de refroidissement 62. L'installation de filtrage 61 comprend deux séries de filtres en parallèle 63 et 64 avec chacune deux vannes d'isolation 65, 66 et 67, 68. L'installation de refroidissement 62 est alimentée en eau industrielle par une ligne 69 avec une vanne d'isolation 70, une entrée en 71 et une sortie en 72. A la sortie de l'installation de filtrage 61, est situé un manomètre 73 destiné à contrôler la pression de l'eau alimentant les installations de rinçage partiel 2 et 6.
Le niveau dans le réacteur 53 est contrôlé au moyen d'un indicateur de niveau 74 et d'une consigne de niveau 75. En cas de trop plein, l'eau excédentaire est retirée du circuit par la vanne d'isolation 76 et soit rejetée directement dans le milieu environnant soit dirigée par la ligne 77 vers une station de régénération 78.
De même, la température dans le réacteur 53 est contrôlée au moyen d'un indicateur 79 et d'une consigne de température 80, cette boucle étant insérée entre le réacteur 53 et la vanne d'isolation 70 de l’alimentation du refroidisseur 62.
Entre la pompe 60 et la station de filtrage 61 est disposée une sortie 81 qui peut être utilisée pour acheminer l'eau extraite vers la station de régénération 78·pouvant recevoir éventuellement l'eau extraite de la cuve 19 par la sor-»tie 52.
i g i * * 9.- Λ.
Le débit d'eau d'une installation com prenant un seul rinçage final, avec ou ;-ans traitement avant rejet, est de l'ordre de 200 m3/h, alors que celui d'une installation conforme à l'invention, c'est-à-dire comprenant un ou plusieurs rinçages partiels et un rinçage final, avec ou sans traitement avant rejet, est de l'ordre de 12 m3/h.
La présente invention offre le grand intérêt de mettre à la disposition des sidérurgistes une installation de traitement en continu de tôles en acier dont les dépenses d'investissement et de consommation d'eau sont réduites et dont en plus les risques de pollution sont nettement diminués.
ï i - A- ! . >
Claims (14)
1. Procédé de traitement en continu de tôles en acier, dans lequel on soumet une tôle recouverte d'une couche d'oxyde à un traitement de décapage par mise en contact avec une solution d'au moins un acide organique, et notamment de l'acide formique, et ensuite à un traitement de rinçage avec recyclage de l'eau de rinçage de façon continue, caractérisé en ce que le dit traitement continu de rinçage est précédé d'une ou plusieurs opérations successives de rinçage partiel.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la température de l’eau résultant du rinçage partiel est supérieure à 70°C et de préférence supérieure à 90°C.
3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'eau résultant des opérations de rinçage partiel et/ou final est rejetée directement dans le milieu· environnant.
4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'eau résultant du ou des opérations de rinçage partiel est soumise à un traitement permettant de réduire sa concentration en acide organique.
5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas où l'acide organique est de l'acide formique, on détruit chimiquement l'acide formique en ajoutant à l'eau de rinçage partiel un agent oxydant tel que par exemple soit de l'eau oxygénée avec un catalyseur tel que du cuivre ou du fer, soit de l'oxygène chimiquement actif.
6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, dans le cas où l'acide organique est de l’acide formique, on éliminé l'acide formique en soumettant l'eau de ’L 11.- v » t rinçage partiel à un traitement d'échange par résine.
7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on soumet l'eau de rinçage partiel et/ou final à une opération de régénération appropriée.
8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, en cas de trop plein lors du traitement permettant de réduire la concentration de l'eau de rinçage partiel en acide organique, on soumet cette eau excédentaire à une opération de régénération appropriée. *
9. Procédé suivant l'une ou l’autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on ajoute au bain de rin- k çage faisant immédiatement suite au bain de décapage, un agent ré ducteur capable de débarrasser la surface de la bande de tout com-» posé chimique et notamment de l'oxyde ferreux qui y est resté fixé.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le réducteur est du type organique.
11. Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le réducteur comporte isolément ou en mélange, de l'hydroxylamine ou ses sels, de 1'hydroquinone, de l'acide ascorbique
12. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le réducteur est inorganique.
13. Procédé suivant la revendication 12, carac- * térisé en ce que le réducteur comporte, isolément ou en mélange : - des acides phosphoreux ou leurs sels, - des porteurs d'ions stanneux, - des porteurs d'ions chromeux, ) - des porteurs d'ions titaneux, jb - des porteurs d'ions vanadeux. / « 12 . “
14. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la concentration de réducteur dans le bain de rinçage ne dépasse pas 10 gr/litre » «
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