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Procédé d'élimination du zinc de ferrailles galvanisées.
La présente invention concerne un procédé d'élimination du zinc de ferrailles galvanisées.
Les produits galvanisés connaissent actuellement une utilisation croissante dans différents domaines, notamment en raison de leur bonne résistance à la corrosion atmosphérique et de leur aspect esthétique. Il s'agit en particulier de tôles minces, utilisées en carrosserie automobile et pour l'habillage des appareils électroménagers, et de profilés divers employés en construction mécanique et en construction métallique.
Cette utilisation accrue entraîne la production d'une quantité de plus en plus grande de ferrailles galvanisées, tant de ferrailles dites neuves que de ferrailles dites anciennes. Les ferrailles neuves sont essentiellement des chutes venant directement des processus de fabrication ; elles sont en général de bonne qualité, avec de faibles teneurs en éléments résiduels. Les ferrailles anciennes proviennent principalement de la collecte des véhicules et des appareils ménagers usagés ; leur qualité est souvent médiocre.
Tous les types de ferrailles sont concernés par l'invention, telles que les ferrailles broyées ou cisaillées ou encore les ferrailles dites de "shredder". Ces ferrailles peuvent englober tous les types de produits revêtus de zinc, à savoir les produits galvanisés au trempé, les produits électrozingués ainsi que les produits dits"galvannealed", c'est-à-dire galvanisés au trempé et recuits.
Le recyclage des ferrailles galvanisées dans les engins d'élaboration de l'acier, en particulier dans les convertisseurs à l'oxygène et les fours électriques, se heurte à divers inconvénients. Il donne lieu à l'émission d'importantes quantités de fumées blanches ; il provoque également une pollution par le zinc des poussières d'aciérie et de l'acier liquide.
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On connaît, notamment par la demande de brevet BE-A-09000889, un procédé de séparation sélective des poussières d'aciérie en fonction de leur teneur en zinc. Ce procédé est basé sur la pratique actuelle, qui consiste à fondre les ferrailles galvanisées et à tenter de récupérer le zinc entraîné dans les fumées. Cette technique ne présente qu'un rendement de récupération limité, et elle n'élimine pas les risques de pollution des poussières et de l'acier.
La présente invention a pour objet un procédé d'élimination du zinc de ferrailles galvanisées qui permet, par des moyens simples, de séparer et de récupérer séparément le zinc de ces ferrailles avant leur enfournement dans l'engin d'élaboration d'acier.
Conformément à la présente invention, un procédé d'élimination du zinc de ferrailles galvanisées est caractérisé en ce que l'on chauffe lesdites ferrailles à une température égale ou supérieure à la température de vaporisation du zinc, en ce qu'on les maintient à cette température pendant une durée prédéterminée, en ce que l'on capte les vapeurs de zinc et en ce que l'on recueille le zinc par condensation desdites vapeurs.
Il s'est avéré intéressant de chauffer essentiellement la couche superficielle desdites ferrailles galvanisées.
Ce chauffage superficiel peut être réalisé par tout moyen connu en soi.
Il est cependant préférable de réaliser ce chauffage superficiel des ferrailles par induction électrique à haute fréquence.
En particulier, il est intéressant d'opérer le chauffage des ferrailles galvanisées en deux étapes. La première étape consiste en un préchauffage jusqu'à une température au moins égale au point de Curie de l'acier, soit environ 770OC ; pour cette première étape, on utilise une fréquence qui ne dépasse pas environ 10 kHz. La seconde étape constitue le chauffage proprement dit à la température requise pour vaporiser le zinc ; elle utilise une fréquence supérieure à 100 kHz, et de préférence comprise entre 200 kHz et 300 kHz. La température requise pour la vaporisation du zinc doit être supérieure à environ 910. C, qui est le point de vaporisation du zinc pur, et elle est de préférence comprise entre 1000'C et 1200*C.
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Selon une caractéristique supplémentaire du procédé de l'invention, on réalise le chauffage des ferrailles galvanisées sous une atmosphère neutre, telle qu'une atmosphère d'azote, ou légèrement réductrice, telle qu'une atmosphère d'azote contenant une petite quantité de gaz réducteur.
A titre d'exemple, ce gaz réducteur peut résulter de la combustion d'huiles ou de graisses résiduelles présentes à la surface des ferrailles galvanisées.
La durée du chauffage dépend d'une part de la température à atteindre et d'autre part de la fréquence d'induction utilisée.
La durée de maintien à la température de vaporisation du zinc est ajustée en fonction de la nature du revêtement, de son épaisseur et de la température visée.
En principe, la durée de maintien peut être très courte, car le zinc commence à se vaporiser dès que la température atteint le niveau indiqué plus haut. Il apparaît cependant qu'une durée minimale, généralement d'environ 20 s, est nécessaire pour éliminer plus de 90 % du revêtement de zinc des ferrailles.
Les vapeurs de zinc provenant des ferrailles sont refroidies et se condensent sous la forme d'une fine poudre de zinc, que l'on recueille en vue de son utilisation ultérieure.
Lorsque l'élimination du zinc est terminée, les ferrailles peuvent être recyclées. Elles peuvent par exemple être immédiatement chargées dans un convertisseur ou un four électrique pour y être refondues ; on peut ainsi tirer profit de l'échauffement qu'elles ont subi pour l'élimination du zinc. Dans cette optique, elles pourraient d'ailleurs être dézinguées directement dans l'engin d'aciérie, moyennant l'adaptation de celui-ci aux conditions du présent procédé. Elles peuvent aussi être refroidies pour être recyclées ultérieurement, éventuellement après leur transport dans une autre installation.
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Le procédé de l'invention est toutefois indépendant de toute opération de recyclage des ferrailles en aciérie ; il peut dès lors être mis en oeuvre dans toute installation appropriée, située éventuellement hors des usines sidérurgiques. Par ailleurs, les ferrailles sont normalement chauffées à l'abri de l'air et sans contact avec des gaz brûlés ou des fumées. Le zinc recueilli ne contient dès lors pratiquement pas d'impuretés. Selon les besoins du recyclage ultérieur du zinc, une variante du procédé comprend l'oxydation des fumées de zinc et la formation de poussière d'oxyde de zinc.
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Process for removing zinc from galvanized scrap.
The present invention relates to a process for removing zinc from galvanized scrap.
Galvanized products are currently experiencing increasing use in various fields, in particular because of their good resistance to atmospheric corrosion and their aesthetic appearance. These are in particular thin sheets, used in automobile bodywork and for the dressing of household appliances, and various profiles used in mechanical construction and in metal construction.
This increased use results in the production of an increasing quantity of galvanized scrap, both so-called new scrap and so-called old scrap. New scrap is mainly scrap directly from the manufacturing process; they are generally of good quality, with low contents of residual elements. Old scrap comes mainly from the collection of used vehicles and household appliances; their quality is often poor.
All types of scrap are concerned by the invention, such as crushed or sheared scrap or even so-called "shredder" scrap. These scrap metals can include all types of zinc coated products, namely dip galvanized products, electrogalvanized products as well as so-called "galvannealed" products, that is to say dip galvanized and annealed.
The recycling of galvanized scrap in steelmaking equipment, in particular in oxygen converters and electric ovens, comes up against various drawbacks. It gives rise to the emission of large quantities of white smoke; it also causes zinc pollution of steelworks dust and liquid steel.
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We know, in particular from patent application BE-A-09000889, a process for the selective separation of steelworks dust as a function of their zinc content. This process is based on current practice, which consists of melting galvanized scrap and trying to recover the zinc entrained in the fumes. This technique presents only a limited recovery yield, and it does not eliminate the risks of pollution of dust and steel.
The subject of the present invention is a process for removing zinc from galvanized scrap which makes it possible, by simple means, to separate and recover the zinc separately from these scrap before they are placed in the steel making machine.
According to the present invention, a process for removing zinc from galvanized scrap is characterized in that said scrap is heated to a temperature equal to or higher than the vaporization temperature of zinc, in that it is kept at this temperature. temperature for a predetermined period, in that the zinc vapors are captured and in that the zinc is collected by condensation of said vapors.
It has been found to be advantageous to essentially heat the surface layer of said galvanized scrap.
This surface heating can be achieved by any means known per se.
However, it is preferable to carry out this surface heating of the scrap by high frequency electrical induction.
In particular, it is advantageous to heat the galvanized scrap in two stages. The first step consists of preheating to a temperature at least equal to the Curie point of the steel, ie approximately 770OC; for this first step, a frequency which does not exceed about 10 kHz is used. The second stage constitutes the actual heating to the temperature required to vaporize the zinc; it uses a frequency greater than 100 kHz, and preferably between 200 kHz and 300 kHz. The temperature required for vaporization of zinc should be greater than about 910. C, which is the point of vaporization of pure zinc, and is preferably between 1000 ° C and 1200 ° C.
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According to an additional characteristic of the process of the invention, the galvanized scrap is heated under a neutral atmosphere, such as a nitrogen atmosphere, or slightly reducing, such as a nitrogen atmosphere containing a small amount of gas reducer.
For example, this reducing gas can result from the combustion of residual oils or greases present on the surface of galvanized scrap.
The duration of the heating depends on the one hand on the temperature to be reached and on the other hand on the induction frequency used.
The duration of the zinc vaporization temperature is adjusted according to the nature of the coating, its thickness and the target temperature.
In principle, the holding time can be very short, since the zinc begins to vaporize as soon as the temperature reaches the level indicated above. However, it appears that a minimum duration, generally around 20 s, is necessary to remove more than 90% of the zinc coating from the scrap.
The zinc vapors from the scrap are cooled and condense in the form of a fine zinc powder, which is collected for later use.
When the zinc has been eliminated, the scrap can be recycled. They can for example be immediately loaded into a converter or an electric oven to be remelted there; we can thus take advantage of the heating they underwent for the elimination of zinc. With this in mind, they could also be dezinced directly in the steel plant, by adapting it to the conditions of the present process. They can also be cooled for later recycling, possibly after transport to another installation.
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The process of the invention is, however, independent of any operation for recycling scrap iron in a steelworks; it can therefore be used in any appropriate installation, possibly located outside the steel plants. Furthermore, the scrap is normally heated in the absence of air and without contact with burnt gases or fumes. The zinc collected therefore contains practically no impurities. Depending on the needs of the subsequent recycling of zinc, a variant of the process includes the oxidation of zinc fumes and the formation of zinc oxide dust.