Le traitement des déchets est une activité en plein essor, souvent motivée par des intérts économiques ou écologiques. II est intéressant de traiter des déchets sidérurgiques, pour obtenir des métaux qui pourront tre recyclés dans de nouveaux procédé de fabrication, ou simplement pour extraire des métaux qui présentent un risque pour l'environnement.

La sidérurgie est un secteur qui produit de nombreux déchets métalliques, notamment des poussières provenant de la filtration des gaz sortant des hauts fourneaux et des fours d'aciéries avec des métaux comme le fer (Fe), et des métaux lourds comme le zinc (Zn) et le plomb (Pb) sous une forme oxydée. Ces poussières contiennent en outre des métaux alcalins généralement sous forme de chlorures.

La pureté des métaux obtenus par le traitement de ce type de poussières est souvent entachée par la présence de ces oxydes de plomb et chlorures de métaux alcalins présents initialement dans les déchets, et que l'on retrouve après traitement dans les métaux obtenus.

L'objet de la présente invention est de proposer un procédé de traitement pyrométallurgique de déchets permettant l'extraction de composés indésirables pour le traitements ultérieur des déchets. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un procédé selon la revendication 1.

Le procédé selon l'invention concerne le traitement pyrométallurgique de déchets, notamment d'origine sidérurgique, dans une première zone compre- nant des soles espacées verticalement d'un four multi-étages, dans lequel : (a) les déchets sont introduits sur la sole supérieure de la première zone et graduellement transférés vers les soles inférieures ; (b) on crée dans la première zone des conditions propices à la volatil-

sation de sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, et d'oxydes de plomb ; (c) on extrait de la première zone les gaz contenant les sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, et/ou les oxydes de plomb volatilisés.

Le présent procédé met à profit la capacité du four mufti-étages à créer des atmosphères particulières par zones et/ou par soles, en fonction d'une réaction que l'on souhaite réaliser. II sera apprécié que selon la présente invention, il est possible de traiter pyrométallurgiquement des déchets, et d'en extraire au moins partiellement des sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, et/ou des oxydes de plomb. Les déchets sont ainsi débarrassés des ces derniers, et peuvent subir des traitements ultérieurs.

Les produits, c'est-à-dire les métaux, obtenus par d'éventuels traitements ultérieurs ne seront pas pollués par des sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, et/ou des oxydes de plomb. La pureté des métaux obtenus sera ainsi accrue.

II sera apprécié que le présent procédé permet l'extraction d'oxydes de plomb sous forme gazeuse, notamment le PbO, à une température nettement inférieure que celle utilisée dans le procédé du brevet US 4,673,431. En effet, on a constaté qu'il était possible d'extraire facilement l'oxyde de plomb sous forme gazeuse déjà à une température légèrement supérieure au point de fusion de l'oxyde de plomb. II n'est donc pas nécessaire de chauffer les déchets à une température d'au moins 1482°C (Tébu ! tition=1475°C), comme le recom- mande le document US 4,673,431.

Selon un premier mode de réalisation du procédé, à l'étape (b) on porte les déchets à une température jusqu'à 1000°C et de préférence jusqu'à 1100°C de manière à les calciner et à provoquer la volatilisation de sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins et/ou d'oxydes de plomb. Un tel procédé est particulièrement adapté à l'extraction d'oxydes de plomb (principalement sous forme de PbO) et de sels de métaux alcalins et plus particulièrement le chlorure de sodium (NaCI) et le chlorure de potassium (KCI).

II reste à noter que le plomb dans ce genre de déchets est présent sous diverses formes oxydées comme p. ex. sous forme de PbCIOH, de Pb2 (SO4) O etc.

Avantageusement, la première zone fonctionne à contre-courant, et les gaz de contre-courant sont extraits de la première zone au niveau de sa partie supérieure. Dans ce cas, les gaz de contre-courant contiennent les sels de métaux alcalins, en particulier les chlorures de métaux alcalins, et/ou les oxydes de plomb de l'étape (c). Ils sont refroidis et filtrés de manière à séparer ces derniers du restant des gaz.

De plus, les gaz filtrés peuvent tre réintroduits après traitement dans la première zone, de préférence après avoir été réchauffés. Ceci permet d'augmenter le débit de gaz de la première zone. Pour un métal donné, le débit de métal extrait est proportionnel au débit de gaz. L'utilisation de grandes quantités de gaz permet donc de réduire le temps de séjour des déchets dans la première zone du four multi-étages.

Si les déchets contiennent des dioxines, on peut les brûler dans la pre- mière zone en injectant un gaz contenant de l'oxygène.

Selon un autre mode de réalisation, les déchets solides restant sont transférés après l'étape (c) dans une deuxième zone comportant des soles espacées verticalement, dite « zone de réduction », située, en dessous de la première zone, pour y tre graduellement transférés vers les soles inférieures, mis en contact avec un réducteur et portés à une température permettant la réduction de métaux. II est ainsi possible, dans le mme four multi-étages, d'extraire tout d'abord, à partir de déchets, des sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, et des oxydes de plomb. Puis, on peut procéder à un traitement ultérieur des déchets tel que la réduction des métaux qu'ils contiennent. La température de la réaction permettant la réduction de métaux dans les déchets peut tre comprise entre 800 et 1200°C, et est de préférence entre 1000 et 1100°C.

Au moins une partie des métaux réduits dans la zone de réduction sont volatilisés à la température de la réaction. Ils seront alors avantageusement

extraits de la zone de réduction avec les gaz au niveau des soles sur lesquelles ils sont formés.

II a été trouvé que dans la zone de réduction, les réactions de réduction se déroulent presque exclusivement à l'intérieur de la couche de solides déposées sur les soles. Les oxydes de certains métaux sont réduits à l'intérieur de la couche de solides, sont ensuite volatilisés sous forme réduite et s'échappent de la couche pour entrer en contact avec l'atmosphère du four. Ces métaux se ré- oxydent en contact avec l'atmosphère et sont extraits du four sous forme oxydés.

De préférence, la zone de réduction fonctionne à co-courant, les gaz étant tous extraits de la zone de réduction au niveau de sa partie inférieure. Ceci permet d'augmenter le débit de gaz dans les étages de haute température de la zone de réduction, où la volatilisation de métaux réduits est plus favorable.

Tous les gaz issus de la zone de réduction du four mufti-étages peuvent tre traités dans un post-brûleur, refroidis et filtrés. Avantageusement, les métaux volatilisés sont oxydés en phase gazeuse, refroidis pour les condenser en poussières, et filtrés à pour tre séparés des gaz.

II est ainsi possible de réduire des oxydes de zinc contenus dans les dé- chets. Une fois réduit, le zinc est vaporisé ; puis extrait dans les gaz et oxydé.

On remarquera que la pureté des oxydes de zinc récupérés est très satisfai- sante. En effet, les déchets ont été débarrassés dans la première zone des oxydes de plomb, des sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins. Si les déchets n'avaient pas subi le traitement de la première zone, alors les gaz contenant le zinc extraits de la zone de réduction contien- draient également ces oxydes de plomb et sels de métaux alcalins. Les oxydes de zinc récupérés seraient donc pollués par ces derniers.

Au cas où les déchets contiennent des métaux réduits dans la zone de ré- duction qui ne peuvent tre extraits sous forme gazeuse, les déchets restant seront alors avantageusement extraits du four mufti-étages après avoir atteint la sole inférieure de la zone de réduction, puis pourront tre triés, de manière à séparer les métaux réduits non volatilisés. Parmi les métaux qui ne peuvent

tre extraits en phase gazeuse, il y a notamment le fer et/ou le nickel.

On utilise en tant que réducteur un réducteur carboné comme du charbon, des produits pétroliers solides ou liquides, des matières synthétiques tels que des matières plastiques, des gommes, des déchets organiques ou leurs mélanges. On peut dans certains cas utiliser des matières plastiques et/ou des gommes contenant du chlore et du soufre.

Les déchets peuvent tre sèches sur les soles supérieures du four multi- étages avant d'tre introduits dans la première zone. Ceci est intéressant quand les déchets contiennent de grandes quantités d'eau, comme par exemple des boues d'aciéries, ou des boues d'épuration de gaz d'échappement de hauts fourneaux ou de convertisseurs.

Suivant les débits de gaz et les concentrations métaux volatils, le chauf- fage des soles peut tre effectué de manière directe ou indirecte.

De préférence, tous les gaz issus du four multi-étages sont déchlorurés et désulfurés.

Avantageusement, les déchets sont introduits dans la première zone sous forme de pellets.

D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration.

Le présent procédé utilise un four multi-étages pour traiter des déchets d'origine sidérurgique. Ces déchets se présentent souvent sous la forme de boues contenant des oxydes de fer, des oxydes de zinc, des oxydes de plomb, et des sels de métaux alcalins tels que le chlorure de potassium (KCI) et le chlorure de sodium (NaCI). Par oxyde on entend de manière générale forme oxydée : oxyde, hydroxyde...

En particulier, ce procédé a été utilisé pour traiter des déchets en prove- nance de divers four électriques (fours à arcs). La composition de ces poussiè- res était la suivante : Echantillon 1 Echantillon 2 Echantillon 3 (% en poids) (% en poids) (% en poids) ZnFe204 74. 6 56. 3 31. 3 ZnO 12. 4 23. 8 47. 5 PbCIOH 3. 1 5. 7 3. 9 Pb2 (SO4) O 0. 8 1. 6 0. 8 KCL 4. 1 5. 6 4. 4 CaC03 1.1 0.8 Fe203 0. 9 0. 9 Pb 1. 3 Autres produits 5 5 10 sous forme cristalline

On utilise un four multi-étages composé de soles annulaires espacées verticalement. Dans ce type de four, des soles de chargement et de décharge- ment sont disposées alternativement. Les premières possèdent un orifice périphérique, les orifices périphériques de deux soles de chargement consécu- tives étant diamétralement opposés ; les secondes possèdent une partie circulaire centrale ouverte. Le four est également muni, en sa partie centrale, d'un arbre de rotation vertical auquel sont attachés des râteaux s'étendant sur tout le rayon des soles. Des moyens de chauffage directs tels des brûleurs ou indirects comme p. ex. résistances électriques permettent de chauffer indivi- duellement chaque sole, afin de d'obtenir des températures différentes par zones et/ou par soles. On utilise un four multi-étages comprenant deux zones fonctionnelles : une première zone et une deuxième zone dite zone de réduc- tion, la deuxième zone étant placée sous la première zone.

Les déchets sont introduits en continu sur la première sole de charge-

ment, c'est à dire la sole supérieure de la première zone. Les râteaux, entraînés par l'arbre de rotation vertical, étalent les déchets sur la sole de chargement et les ramènent vers l'ouverture périphérique par laquelle ils tombent sur la sole de déchargement située juste en dessous. Les râteaux dirigent ensuite les déchets vers l'orifice central, par lequel ils tombent sur la sole de chargement inférieure. Ainsi, les déchets progressent en descendant les soles de la pre- mière zone. Au niveau des soles inférieures de la première zone, il règne une température d'environ 900°C à 1000°C. Cette température est obtenue par des brûleurs qui créent une atmosphère oxydante. Les déchets sont calcinés et les éléments tels que les oxydes de plomb et les sels de métaux alcalins, en particulier les chlorures de métaux alcalins, sont volatilisés et entraînés dans les gaz.

On remarquera que la pression de vapeur saturante des oxydes de plomb et des sels de métaux alcalins, en particulier des chlorures de métaux alcalins, est telle qu'il est possible de les extraire dans les gaz de la zone sans dépasser leur température d'ébullition. D'ailleurs, la température de la première zone est légèrement supérieure à la température de fusion de PbO : 885°C, et est nettement inférieure à sa température d'ébullition : 1475°C.

De préférence, la première zone fonctionne à contre courant. Les gaz dans la première zone montent alors que les déchets descendent. En utilisant de grandes quantités de gaz, on augmente le débit de gaz dans la première zone. Plus le débit de gaz à travers le four est important, plus la quantité de matière extraite par unité de temps est importante. On peut ainsi réduire le temps de séjour des déchets dans la première zone du four.

Les gaz de contre-courant sont extraits en dehors de la première zone au niveau des soles supérieures. Ces gaz sont alors refroidis et filtrés de manière à séparer les oxydes de plomb et les sels de métaux alcalins, en particulier les chlorures de métaux alcalins du reste des gaz.

Une fois que les déchets atteignent les soles inférieures de la première zone, ils sont débarrassés des oxydes de plomb et des sels de métaux alcalins, et peuvent faire l'objet de traitement ultérieurs.

On remarquera que l'on peut injecter un gaz contenant de l'oxygène, de préférence de 3 à 10% d'02, afin de brûler les dioxines éventuellement conte- nues dans les déchets. Dans ce cas, les gaz extraits de la première zone seront avantageusement refroidis très rapidement afin de produire l'effet de « quenching » qui évite la synthèse de dioxines dans les gaz.

Une fois arrivés sur la sole inférieure de la première zone, les déchets sont transférés dans la zone de réduction et chauffés à une température d'environ 1100°C. A cette température, des composés de zinc et de fer, comme les ferrites de zinc ZnFe204 sont décomposés en ZnO et FexOy. Dans cette zone de réduction on injecte un réducteur, de préférence du charbon de fine granulométrie. Les râteaux, par leur balayage, mélangent intimement les déchets au charbon, provoquant la réduction de métaux. Les oxydes et hy- droxydes de fer sont réduits, et continuent leur progression vers le bas du four multi-étages. Les oxydes ou hydroxydes de Zn sont réduits et le Zn est direc- tement volatilisé. Les gaz de la réduction, contenant les métaux réduits en phase gazeuse, sont extraits du four multi-étages dans la partie inférieure de la zone de réduction, c'est à dire là où ils sont formés. Ils sont ensuite envoyés vers un post-brûleur, dans lequel Zn est oxydé en ZnO, et est refroidi puis filtré pour tre séparé du gaz.

II est important de noter que la pureté de l'oxyde de zinc récupéré dans les gaz de la zone de réduction est appréciable, car les oxydes de plomb et les sels de métaux alcalins qui auraient également été volatilisés dans la zone de réduction ont déjà été extraits dans la première zone.

Tous les gaz issus du four multi-étages peuvent tre conduits à une ins- tallation de traitement pour tre refroidis, déchlorurés et désulfurés, et filtrés, avant d'tre relachés.

Avantageusement, les déchets sont chargés dans le four multi-étages sous forme de pellets. On préférera mme des micro-pellets, d'un diamètre d'environ 1 à 3 mm. L'utilisation de micro-pellets avec un charbon pulvérulent permet un mélange homogène..

II est possible d'opérer les première et deuxième zone à co-courant ou

contre courant, suivant le type de circulation de gaz que l'on souhaite mettre en oeuvre dans chacune des zones. Par ailleurs, il est également possible d'extraire les gaz contenant les métaux réduits volatilisés ou les gaz contenant les oxydes de plomb et les sels de métaux alcalins au niveau des soles sur lesquelles ils sont formés.

Une partie des gaz extraits de la première zone, une fois filtrés, peuvent tre réintroduits dans la première zone. A cet effet, ils peuvent tre au moins partiellement conduits vers un échangeur de chaleur pour tre réchauffés, puis réinjectés au milieu de la première zone. Ceci permet d'augmenter le débit de gaz, et d'accélérer l'extraction des oxydes de plomb et des sels de métaux alcalins.

Les métaux réduits qui ne sont pas volatilisés, c'est-à-dire le fer (et ce se- rait également le cas pour le nickel), sont extraits du four avec le reste des déchets (une gangue inerte) et éventuellement un excès de réducteur, par un orifice de sortie. Le fer, une fois refroidi, peut tre trié par des méthodes manuelles ou automatisées (par ex. tri magnétique).

On remarquera qu'il est possible d'ajouter dans chacun des procédés pré- cédents une étape destinée au séchage des déchets. Les déchets contenant des métaux généralement sous forme oxydée seraient alors sèches sur les soles supérieures de la première zone.