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"Procédé et dispositif de récupération d'aluminium contenu dans des déchets oxydés"
La présente invention est relative à un procédé de récupération d'aluminium contenu dans des déchets oxydés d'aluminium, suivant lequel on chauffe ces derniers au moins à la température de fusion de l'aluminium dans une atmosphère peu ou non oxydante de manière à limiter l'oxydation de globules d'aluminium liquide ainsi obtenu, tout en soumettant le tout à un brassage permettant de provoquer la rupture d'enveloppes d'oxydes entourant des globules d'aluminium liquide formés et à ces derniers de coalescer pour former une masse liquide d'aluminium.
Dans la pratique industrielle courante actuelle, on fait généralement usage de fours tournants ou de fours à réverbère, fonctionnant en discontinu, pour la récupération d'aluminium contenu dans des déchets oxydés. Par ailleurs, dans les procédés connus, les déchets oxydés sont mis en contact avec un mélange de chlorure de sodium et de chlorure de potassium, qui auraient pour effet, d'une part, de diminuer le risque d'oxydation de l'aluminium en cours de fusion et, d'autre part, de favoriser la coalescence des globules d'aluminium fondu et la séparation des phases aluminium liquide/oxydes solides. Les nouvelles réglementations en matière d'environnement pénalisent lourdement l'usage de tels sels, qui se retrouvent mélangés à l'oxyde solide lors du décrassage des fours de recyclage.
Ainsi, un des buts de l'invention est de mettre au point un procédé qui permet de réduire sensi-
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blement et, dans certains cas même de supprimer, l'utilisation de tels sels.
Un autre but de l'invention est de proposer un procédé essentiellement continu, contrairement donc aux procédés appliqués actuellement, qui sont généralement discontinus.
A cet effet, suivant l'invention, l'on préchauffe une charge des déchets susdits à traiter à une température inférieure à la température de fusion de l'aluminium dans une zone dite de préchauffage, l'on déplace cette charge préchauffée vers une zone de fusion où elle est portée à une température supérieure à la température de fusion de l'aluminium, mais inférieure à celle de l'oxyde d'aluminium et ceci dans un milieu très peu ou non oxydant de manière à limiter le taux d'oxydation à une valeur inférieure à 5 % de l'aluminium de la charge et de préférence inférieure à 3 %, l'on amène le mélange hétérogène ainsi formé contenant de l'aluminium fondu et de l'oxyde d'aluminium solide vers une zone d'agitation en milieu non oxydant, de manière à créer dans ce mélange le brassage susdit et l'on sépare, dans une zone de décantation,
l'aluminium liquide d'une phase solide surnageante.
Avantageusement, l'on réalise le déplacement précité de la charge à travers les zones de préchauffage, de fusion, d'agitation et de décantation par gravité.
L'invention concerne également une installation pour la récupération d'aluminium contenu dans des déchets oxydés d'aluminium, notamment une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité.
Cette installation est caractérisée par le fait qu'elle comprend une cuve en forme de tour ou colonne présentant dans sa partie supérieure à laquelle est raccordée une zone de préchauffage pour la charge, un dispositif de chargement permettant d'introduire la
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charge à traiter dans cette partie supérieure, cette dernière étant suivie, à un niveau plus bas, dans une partie intermédiaire, d'une zone de fusion dans laquelle sont montés des brûleurs réglés de manière à produire un gaz de combustion dont la composition est telle que l'oxydation de l'aluminium contenu dans la charge, se trouvant dans cette zone de fusion, soit de tout au plus 5 % de l'aluminium présent, et de préférence inférieure à 3 %,
cette partie intermédiaire communiquant avec une partie basse dans laquelle sont agencés des moyens permettant de provoquer le brassage du mélange hétérogène contenant de l'aluminium liquide et de l'oxyde solide provenant de la zone de fusion, cette partie basse étant suivie d'un décanteur dans lequel le mélange susdit ayant été soumis au brassage peut être collecté, des moyens de chauffage étant prévus au décanteur permettant d'y assurer une température sensiblement constante pour maintenir l'aluminium séparé à l'état fondu, un trou de coulée étant situé sous le niveau de flottaison de l'oxyde surnageant l'aluminium liquide pour permettre de récupérer l'aluminium séparé dans le décanteur.
Selon une forme de réalisation particulière de l'installation, suivant l'invention, la partie intermédiaire précitée de la cuve présente une portion se rétrécissant graduellement vers le bas, sensiblement à partir du niveau des brûleurs précités.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ciaprès, à titre d'exemple non limitatif d'une forme de réalisation particulière du procédé et de l'installation suivant l'invention avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 est une vue en élévation schématique d'une installation de récupération d'aluminium, suivant cette forme de réalisation particulière.
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La figure 2 est, à plus grande échelle, une vue en élévation, avec brisures partielles d'une première forme de réalisation d'un agitateur pouvant être utilisé dans l'installation suivant l'invention.
La figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III-III de la figure 2.
La figure 4 est également une vue analogue à celle de la figure 2 d'une deuxième forme de réalisation d'un agitateur pouvant être utilisé dans l'installation suivant l'invention.
La figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2 d'une troisième forme de réalisation d'un agitateur pouvant être utilisé dans l'installation suivant l'invention.
Dans les différentes figures les mêmes chiffres de référence concernent des éléments analogues ou identiques.
L'invention concerne essentiellement un procédé de récupération d'aluminium contenu dans des déchets oxydés d'aluminium.
Il peut s'agir soit de déchets neufs provenant par exemple de chutes de fabrication et de fonderies dans lesquels l'aluminium est généralement peu oxydé, soit de déchets dits"vieux"formés par exemple de casseroles, carters de moteur, châssis de fenêtre dont la partie oxydée peut être très variable, soit encore de"drosses", qui sont des déchets résultant du décrassage en surface de bains d'aluminium de fonderies, ou d'aluminium de première fusion. Dans ce dernier cas, il s'agit de gouttes d'aluminium emprisonnées dans un réseau d'alumine sous forme d'une éponge. Dans ces déchets, l'oxydation est généralement très élevée.
Pour distinguer une charge de recyclage, il faut donc considérer sa concentration en aluminium par rapport à l'alumine.
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En principe, l'opération de recyclage d'aluminium comprend deux étapes essentielles qui se déroulent plus ou moins en même temps. Il s'agit de la fusion de l'aluminium et de sa séparation de la couche d'alumine qui l'entoure. Il importe donc qu'une séparation aussi poussée que possible soit réalisée entre ces deux phases, l'une liquide, l'autre solide.
Ainsi, plus concrètement, les déchets oxydés d'aluminium à traiter sont chauffés au moins à la température de fusion de l'aluminium et ceci dans une atmosphère peu ou non oxydante, de manière à limiter l'oxydation de globules d'aluminium ainsi formés.
Pour obtenir la séparation de l'aluminium liquide des oxydes solides présents, on soumet le tout à un brassage permettant, d'une part, de provoquer la rupture des enveloppes d'oxydes entourant ces globules d'aluminium liquides et, d'autre part, à ces dernières de coalescer pour former une masse liquide d'aluminium qui peut alors être séparée.
Une particularité du procédé, suivant l'invention, est que l'on préchauffe d'abord les déchets susdits à traiter à une température inférieure à la température de fusion de l'aluminium dans une zone dite "de préchauffage". La charge de ces déchets ainsi préchauffés est alors portée à une température supérieure à la température de fusion de l'aluminium mais inférieure à celle de l'oxyde de l'aluminium dans un milieu très peu ou non oxydant, de manière à limiter le taux d'oxydation de l'aluminium liquide à une valeur inférieure à 5 % de ce dernier et de préférence à un taux inférieur à 3 %. Ceci a lieu dans une zone dite "de fusion".
Ce mélange hétérogène d'aluminium fondu et d'oxyde d'aluminium solide est alors amené vers une zone d'agitation toujours en milieu peu ou non oxydant, de manière à créer dans ce mélange le brassage susdit provoquant la séparation physique entre la phase liquide
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d'aluminium et la phase solide d'oxyde d'aluminium.
Cette séparation physique a lieu dans une zone de décantation où la phase solide surnage l'aluminium liquide, ce dernier pouvant alors facilement être séparé.
De cette façon, il est possible de réaliser le procédé, suivant l'invention, d'une manière entièrement continue.
Avantageusement, le déplacement de la charge de déchets oxydés d'aluminium à traiter à travers les zones de préchauffage, de fusion, d'agitation et de décantation a lieu par gravité, notamment en prévoyant ces différentes zones à des niveaux superposés.
Ainsi, suivant l'invention, il est possible de préchauffer la charge dans la zone de préchauffage par des gaz chauds provenant de la zone de fusion, qui traversent la charge dans le sens opposé au sens de déplacement de cette dernière à partir de la zone de préchauffage vers la zone de fusion.
Plus particulièrement, on sépare, dans la zone de préchauffage, des substances contenues dans la charge qui sont volatiles à une température inférieure à la température de fusion de l'aluminium, telles des matières plastiques, des résines diverses, des couches de peinture etc..
Le milieu non oxydant dans la zone de fusion est de préférence créé par l'apport d'un gaz chaud provenant de la zone de décantation et d'un gaz réducteur qui en consomme l'excédent d'air.
Afin de rendre le procédé continu, l'on introduit la charge de déchets oxydés d'aluminium dans la zone de préchauffage au fur et à mesure de l'évacuation d'aluminium liquide et d'oxyde solide de la zone de décantation.
Le procédé de récupération ou de recyclage d'aluminium sera davantage illustré ci-après par la
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description d'une installation particulière suivant l'invention permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
Cette installation a été représentée schématiquement à la figure 1 annexée.
Cette installation est essentiellement constituée d'une cuve 1 en forme de tour ou de colonne comprenant, dans sa partie supérieure 2, une zone de préchauffage pour la charge de déchets à traiter. Un dispositif de chargement approprié 3 est agencé à cette partie supérieure 2 pour permettre d'introduire la charge à traiter dans la zone de préchauffage. Il s'agit plus particulièrement d'un dispositif de chargement pourvu d'un sas d'étanchéité intermédiaire non représenté. Le chargement peut par exemple avoir lieu au moyen d'une courroie transporteuse ou à partir d'un silo à vanne doseuse à fermeture contrôlable.
Cette zone de préchauffage est alors suivie, à un niveau plus bas, dans une partie intermédiaire 4 de la cuve 1, de la zone de fusion dans laquelle sont montés des brûleurs 5 qui sont réglés d'une manière telle à produire un gaz de combustion dont la composition est telle que l'oxydation de l'aluminium contenu dans la charge soit de tout au plus 5 % de l'aluminium et de préférence inférieure à 3 % dans cette zone de fusion.
Cette partie intermédiaire 4 communique avec une partie basse 6 dans laquelle sont agencés des moyens permettant de provoquer le brassage du mélange hétérogène d'aluminium liquide et d'oxyde solide formé dans la zone de fusion. Ces moyens sont notamment formés par un ou plusieurs agitateurs 7 dont quelques formes de réalisation particulières ont été illustrées par les figures 2 à 5. Ces agitateurs seront décrits plus en détail ci-après.
La cuve 1 est montée au-dessus d'un décanteur 8, dans lequel est récupéré le mélange hétérogène
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précité, après avoir subi le brassage dans la partie basse 6 de la cuve.
Dans ce décanteur 8 a alors lieu la séparation physique de la phase liquide 9 d'aluminium et de la phase solide 10 d'oxyde.
A cet égard, le décanteur 8 présente, dans sa paroi latérale au niveau où surnage la phase solide 10, une porte 11 pour l'évacuation de cette phase et sous le niveau de flottaison de l'oxyde, un trou de coulée 12, pour permettre de récupérer l'aluminium liquide 9 qui s'est séparé au fond du décanteur 8.
Ainsi, comme on peut le constater sur la figure 1, dans la cuve 1, la charge de déchets solides 13 descend naturellement à travers la partie supérieure 2 de celle-ci pendant qu'elle est préchauffée par les gaz chauds ascendants provenant des brûleurs 5, comme montré par la flèche 14. Cet échange à contre-courant est très favorable au bilan thermique. Il évite, en effet, un préchauffage extérieur ainsi que le chargement d'une charge chaude au comportement mécanique peu connu.
La cuve 1 peut être munie, à sa partie supérieure, de brûleurs auxiliaires 15 destinés à éliminer et à rendre non polluant d'éventuelles matières volatiles, comme déjà mentionné ci-dessus. Les gaz ascendants s'échappent alors par une tuyauterie 16 distincte du dispositif de chargement 3 prévu en haut dans une toiture 17 recouvrant la cuve.
Avantageusement, la partie intermédiaire 4 de la cuve 1 présente une portion 18 se rétrécissant en forme d'entonnoir à l'endroit où agissent les brûleurs 5 destinés à fournir l'énergie nécessaire pour porter la charge à la température supérieure à la température de fusion de l'aluminium. Ces brûleurs 5 peuvent, par exemple, être constitués de deux parties : une zone à excès d'air fournissant une flamme stable entourée ou suivie d'une zone à défaut d'air, qui limite le pouvoir
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oxydant des gaz vis-à-vis de la charge. Le fait d'admettre une faible oxydation, limitée par exemple à une oxydation d'environ 3 % de l'aluminium de la charge, permet de diminuer les contraintes imposées au réglage des brûleurs et apporte, par ailleurs, un gain d'énergie puisque cette oxydation est fortement exothermique.
A la sortie de la zone de fusion, vers le bas de la cuve 1, c'est-à-dire sous les brûleurs 5, la charge s'est transformée en un mélange hétérogène 19 d'aluminium fondu non coalescé entouré d'une gaine d'alumine et de particules d'alumine mouillée par de l'aluminium fondu. Ce mélange hétérogène s'écoule, toujours par gravité, vers la zone d'agitation, dans la partie basse de la cuve 6, où elle est donc soumise à une agitation mécanique au moyen d'un agitateur 7 qui est de préférence un agitateur à pales.
Cette agitation a lieu soit à l'abri de tout gaz, soit en atmosphère non oxydante, les brûleurs étant situés à un niveau plus élevé, atmosphère qui est générée, par exemple, par l'apport d'un gaz chaud provenant du décanteur 8 se trouvant en dessous de la cuve. L'excès d'oxygène, sous forme d'air, contenu éventuellement dans ce gaz chaud est neutralisé par l'ajout d'un gaz combustible par exemple. Cette agitation s'effectue donc dans des conditions telles qu'une faible agitation durant des temps courts provoque la coalescence de l'aluminium et sa séparation de la phase oxydée solide. Il a été constaté que ces deux phases ne se remélangent plus par la suite.
L'aluminium liquide et la phase oxydée solide s'écoulent alors par gravité vers le décanteur 8.
L'aluminium liquide est coulé périodiquement par le trou 12, tandis que les oxydes solides 10 sont évacués périodiquement par raclage mécanique au travers de la porte 11. Un chauffage de maintien 20 ou un apport de chaleur par gaz inerte chaud permet d'assurer une
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température constante dans le décanteur 8, évitant ainsi la solidification de l'aluminium 9.
Le procédé suivant l'invention et l'installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé présentent le grand avantage qu'il est possible de traiter des charges très diverses, ne nécessitant généralement pas d'addition de sel quoique dans certains cas particuliers, une addition d'une faible quantité de sels, tels que chlorure de sodium, chlorure de potassium ou d'autres chlorures, fluorures, ou des oxydes, etc., puissent être introduits sans nuire à l'environnement.
Les charges peuvent par exemple être formées par :-des grenailles fines de 0 à 1 mm - des grenailles fines de 1 à 6 mm - des grenailles de 6-25 mm - des tournures sèches - des déchets dits de qualité A4 peints ou coloriés - des carters broyés flottés (10 à 200 mm) - des drosses (écumes de bains d'aluminium)
Par ailleurs, les charges peuvent également comprendre des alliages d'aluminium qui sont alors séparés dans le décanteur.
Ci-après sont donnés quelques exemples concrets d'essais de laboratoire permettant d'illustrer davantage certaines caractéristiques particulières du procédé suivant l'invention.
Dans ces exemples les rendements de récupération sont exprimés en % d'aluminium métal recueilli par rapport à l'aluminium contenu dans la charge initiale sous forme de métal.
Le rendement de référence est celui obtenu par un test d'analyse qui consiste en une refusion sous très large excès de sels. Le lot testé est donc au départ divisé en deux parties égales.
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Exemple 1
Cet exemple montre la diversité des charges qui peuvent être traitées et les excellents rendements obtenus sans l'utilisation de sels. a) Grenailles fines de 1 à 6 mm traitées à 9000C sous argon avec agitation de cinq minutes à 250 tours/minute.
EMI11.1
<tb>
<tb>
Rendement <SEP> de <SEP> récupération <SEP> : <SEP> 51,3 <SEP> %
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> référence <SEP> : <SEP> 48 <SEP> %
<tb>
b) Grenailles 6 à 25 mm - 9000C - sous argon-agitation cinq minutes à 250 tours/minute.
EMI11.2
<tb>
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> récupération <SEP> : <SEP> 90,8 <SEP> %
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> référence <SEP> : <SEP> 84,5 <SEP> %
<tb>
c) Tournures sèches-900 C-sous argon- agitation cinq minutes à 250 tours/minute.
EMI11.3
<tb>
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> récupération <SEP> : <SEP> 96 <SEP> %
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> référence <SEP> : <SEP> 96 <SEP> %
<tb>
d) Carters broyés flottés - 9000C - sous argon-agitation cinq minutes à 250 tours/minute.
EMI11.4
<tb>
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> récupération <SEP> :
<SEP> 94,1 <SEP> %
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> réference <SEP> : <SEP> 94 <SEP> %
<tb>
Exemple 2
Cet exemple montre la nécessité de travailler en atmosphère contrôlée.
Grenailles fines 1 à 6 mm traitées sous air à 9000C avec agitation à 250 tours/minute.
Rendement de récupération : 39 % au lieu des 51,3 % avec argon (cas exemple la).
Exemple 3
Cet exemple montre que le chauffage peut se faire sous air (pour Tf < point de fusion de l'aluminium) mais que l'agitation qui suit doit être sous gaz non oxydant, tel que de l'argon.
Grenailles fines 1 à 6 mm chauffées sous air jusqu'à 650 C, puis agitation à plus haute température, par exemple 8500C à 9000C sous argon.
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EMI12.1
<tb>
<tb> Rendement <SEP> de <SEP> récupération <SEP> : <SEP> 48,2 <SEP> % <SEP> à
<tb>
comparer aux 51,3 % (cas de l'exemple la).
Exemple 4
Cet exemple montre l'influence néfaste de vapeur d'eau.
Grenailles fines 1 à 6 mm-chauffées et agitées à 250 tours/minute sous argon + vapeur d'eau.
Rendement de récupération : 43 % au lieu de 51,3 % (exemple la).
Les figures 2 à 5 montrent, comme déjà indiqué ci-dessus, quelques exemples de réalisation d'agitateurs qui donnent d'excellents résultats pour la coalescence de l'aluminium liquide et la séparation de cet aluminium des oxydes.
L'agitateur montré aux figures 2 à 3 présente seulement deux pales 21 diamétralement opposées montées à proximité de l'extrémité libre de la tige 22 de l'agitateur 7, ces pales sont d'une longueur relativement réduite. Il s'agit d'un agitateur qui convient particulièrement pour des zones ou couloirs d'agitation à sections relativement réduites.
La figure 4 concerne une deuxième forme de réalisation comprenant plusieurs paires de pales superposées 21 décalées d'un angle de 900.
De plus, l'extrémité libre de la tige 22 est munie de pales 23 et 31 d'une hauteur relativement importante par rapport aux autres pales. Il y a également lieu de noter que la longueur des pales de cette deuxième forme de réalisation est plus grande que celle de la pale unique de l'agitateur suivant les figures 2 et 3.
Enfin, la figure 5 concerne une forme de réalisation comprenant une paire de pales inclinées.
Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation particulière du procédé et de l'installation décrits ci-dessus pour la
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EMI13.1
1 récupération de l'aluminium ou d'alliage d'aluminium mais que bien des variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. Plus particulièrement, la forme et les dimensions de l'agitateur utilisées peuvent être d'une conception très différente.
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"Method and device for recovering aluminum contained in oxidized waste"
The present invention relates to a process for recovering aluminum contained in oxidized aluminum waste, according to which the latter is heated at least to the melting temperature of aluminum in a weakly or non-oxidizing atmosphere so as to limit the oxidation of globules of liquid aluminum thus obtained, while subjecting the whole to a stirring making it possible to cause the rupture of envelopes of oxides surrounding globules of liquid aluminum formed and for the latter to coalesce to form a liquid mass aluminum.
In current current industrial practice, use is generally made of rotary ovens or reverberatory ovens, operating discontinuously, for the recovery of aluminum contained in oxidized waste. Furthermore, in known processes, the oxidized waste is brought into contact with a mixture of sodium chloride and potassium chloride, which would, on the one hand, reduce the risk of oxidation of aluminum to during melting and, on the other hand, to favor the coalescence of the molten aluminum globules and the separation of the liquid aluminum / solid oxide phases. The new environmental regulations severely penalize the use of such salts, which are found mixed with solid oxide during the scouring of recycling ovens.
One of the aims of the invention is therefore to develop a method which makes it possible to reduce
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badly and, in some cases even to suppress, the use of such salts.
Another object of the invention is to propose an essentially continuous process, in contrast to the processes currently applied, which are generally discontinuous.
To this end, according to the invention, a charge of the abovementioned waste to be treated is preheated to a temperature below the aluminum melting temperature in a so-called preheating zone, this preheated charge is moved to a zone where it is brought to a temperature higher than the melting temperature of aluminum, but lower than that of aluminum oxide and this in a medium with very little or no oxidizing so as to limit the rate of oxidation to a value less than 5% of the aluminum of the charge and preferably less than 3%, the heterogeneous mixture thus formed, containing molten aluminum and solid aluminum oxide, is brought to a zone d agitation in a non-oxidizing medium, so as to create the above-mentioned stirring in this mixture and, in a decantation zone, it is separated,
liquid aluminum of a supernatant solid phase.
Advantageously, the above-mentioned displacement of the charge is carried out through the preheating, melting, stirring and settling zones by gravity.
The invention also relates to an installation for the recovery of aluminum contained in oxidized aluminum waste, in particular an installation for the implementation of the abovementioned method.
This installation is characterized by the fact that it comprises a tank in the form of a tower or column having in its upper part to which is connected a preheating zone for the load, a loading device making it possible to introduce the
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charge to be treated in this upper part, the latter being followed, at a lower level, in an intermediate part, by a melting zone in which are mounted burners adjusted so as to produce a combustion gas whose composition is such that the oxidation of the aluminum contained in the charge, being in this melting zone, is at most 5% of the aluminum present, and preferably less than 3%,
this intermediate part communicating with a lower part in which are arranged means making it possible to cause the mixing of the heterogeneous mixture containing liquid aluminum and solid oxide coming from the melting zone, this lower part being followed by a decanter in which the above mixture having been subjected to stirring can be collected, heating means being provided in the decanter making it possible to ensure a substantially constant temperature therein to keep the separated aluminum in the molten state, a tap hole being located under the level of flotation of the oxide supernatant of the liquid aluminum to allow recovery of the separated aluminum in the decanter.
According to a particular embodiment of the installation, according to the invention, the aforementioned intermediate part of the tank has a portion tapering gradually downwards, substantially from the level of the aforementioned burners.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description given below, by way of nonlimiting example of a particular embodiment of the method and of the installation according to the invention with reference to the attached drawings.
Figure 1 is a schematic elevational view of an aluminum recovery installation, according to this particular embodiment.
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Figure 2 is, on a larger scale, an elevational view, partially broken, of a first embodiment of an agitator which can be used in the installation according to the invention.
FIG. 3 is a cross section along line III-III of FIG. 2.
Figure 4 is also a view similar to that of Figure 2 of a second embodiment of an agitator which can be used in the installation according to the invention.
Figure 5 is a view similar to that of Figure 2 of a third embodiment of an agitator which can be used in the installation according to the invention.
In the various figures, the same reference numbers relate to similar or identical elements.
The invention essentially relates to a process for recovering aluminum contained in oxidized aluminum waste.
It can be either new waste originating, for example, from production scrap and foundries in which the aluminum is generally little oxidized, or so-called "old" waste formed, for example, from pans, motor casings, window frames, the oxidized part can be very variable, that is to say "drosses", which are waste resulting from the cleaning on the surface of aluminum baths from foundries, or primary aluminum. In the latter case, these are aluminum drops trapped in an alumina network in the form of a sponge. In this waste, oxidation is generally very high.
To distinguish a recycling charge, it is therefore necessary to consider its aluminum concentration compared to the alumina.
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In principle, the aluminum recycling operation comprises two essential stages which take place more or less at the same time. It is about the fusion of aluminum and its separation from the layer of alumina which surrounds it. It is therefore important that a separation as far as possible is carried out between these two phases, one liquid, the other solid.
Thus, more concretely, the oxidized aluminum waste to be treated is heated at least to the melting temperature of aluminum and this in a weakly or non-oxidizing atmosphere, so as to limit the oxidation of aluminum globules thus formed. .
To obtain the separation of the liquid aluminum from the solid oxides present, the whole is subjected to stirring making it possible, on the one hand, to cause the rupture of the envelopes of oxides surrounding these liquid aluminum globules and, on the other hand , the latter to coalesce to form a liquid mass of aluminum which can then be separated.
A feature of the process according to the invention is that the above-mentioned waste to be treated is first preheated to a temperature below the aluminum melting temperature in a so-called "preheating" zone. The charge of this waste thus preheated is then brought to a temperature higher than the melting temperature of aluminum but lower than that of aluminum oxide in a very little or non-oxidizing medium, so as to limit the rate oxidation of liquid aluminum to a value less than 5% of the latter and preferably at a rate less than 3%. This takes place in a so-called "fusion" area.
This heterogeneous mixture of molten aluminum and solid aluminum oxide is then brought to a stirring zone always in a low or non-oxidizing medium, so as to create in this mixture the above-mentioned stirring causing physical separation between the liquid phase
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aluminum and the solid phase of aluminum oxide.
This physical separation takes place in a settling zone where the solid phase floats on the liquid aluminum, the latter then being able to be easily separated.
In this way, it is possible to carry out the method according to the invention, in an entirely continuous manner.
Advantageously, the displacement of the charge of oxidized aluminum waste to be treated through the preheating, melting, stirring and decantation zones takes place by gravity, in particular by providing these different zones at superimposed levels.
Thus, according to the invention, it is possible to preheat the charge in the preheating zone by hot gases coming from the melting zone, which pass through the charge in the opposite direction to the direction of movement of the latter from the zone preheating to the melting zone.
More particularly, substances contained in the charge which are volatile at a temperature below the melting temperature of aluminum are separated in the preheating zone, such as plastics, various resins, layers of paint, etc. .
The non-oxidizing medium in the melting zone is preferably created by the addition of a hot gas from the settling zone and a reducing gas which consumes the excess air.
In order to make the process continuous, the charge of oxidized aluminum waste is introduced into the preheating zone as the liquid aluminum and solid oxide are removed from the settling zone.
The aluminum recovery or recycling process will be further illustrated below by the
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description of a particular installation according to the invention allowing the implementation of this process.
This installation has been shown schematically in Figure 1 attached.
This installation essentially consists of a tank 1 in the form of a tower or column comprising, in its upper part 2, a preheating zone for the load of waste to be treated. A suitable loading device 3 is arranged at this upper part 2 to allow the load to be introduced to be introduced into the preheating zone. It is more particularly a loading device provided with an intermediate airlock not shown. The loading can for example take place by means of a conveyor belt or from a silo with metering valve with controllable closure.
This preheating zone is then followed, at a lower level, in an intermediate part 4 of the tank 1, by the melting zone in which are mounted burners 5 which are adjusted in such a way as to produce a combustion gas. the composition of which is such that the oxidation of the aluminum contained in the charge is at most 5% of the aluminum and preferably less than 3% in this melting zone.
This intermediate part 4 communicates with a lower part 6 in which are arranged means making it possible to cause the heterogeneous mixture of liquid aluminum and solid oxide formed in the melting zone to be mixed. These means are in particular formed by one or more agitators 7, some particular embodiments of which have been illustrated by FIGS. 2 to 5. These agitators will be described in more detail below.
The tank 1 is mounted above a decanter 8, in which the heterogeneous mixture is recovered
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mentioned above, after having been stirred in the lower part 6 of the tank.
In this decanter 8 then takes place the physical separation of the liquid phase 9 of aluminum and the solid phase 10 of oxide.
In this regard, the decanter 8 has, in its side wall at the level where the solid phase 10 floats, a door 11 for the evacuation of this phase and below the level of flotation of the oxide, a tap hole 12, for allow the liquid aluminum 9 which has separated at the bottom of the decanter 8 to be recovered.
Thus, as can be seen in FIG. 1, in the tank 1, the solid waste charge 13 naturally descends through the upper part 2 thereof while it is preheated by the ascending hot gases coming from the burners 5 , as shown by arrow 14. This exchange against the current is very favorable for the thermal balance. It avoids, indeed, an external preheating as well as the loading of a hot load with little known mechanical behavior.
The tank 1 can be provided, at its upper part, with auxiliary burners 15 intended to eliminate and make non-polluting any volatile matter, as already mentioned above. The ascending gases then escape through a pipe 16 separate from the loading device 3 provided at the top in a roof 17 covering the tank.
Advantageously, the intermediate part 4 of the tank 1 has a portion 18 narrowing in the form of a funnel at the place where the burners 5 act, intended to supply the energy necessary to bring the charge to the temperature above the melting temperature. aluminum. These burners 5 can, for example, be made up of two parts: an excess air zone providing a stable flame surrounded or followed by a zone in the absence of air, which limits the power
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oxidant of gases vis-à-vis the charge. The fact of admitting a weak oxidation, limited for example to an oxidation of approximately 3% of the aluminum of the load, makes it possible to reduce the constraints imposed on the adjustment of the burners and brings, moreover, an energy saving since this oxidation is strongly exothermic.
At the exit of the melting zone, towards the bottom of the tank 1, that is to say under the burners 5, the charge is transformed into a heterogeneous mixture 19 of uncoalesced molten aluminum surrounded by a alumina sheath and alumina particles wetted by molten aluminum. This heterogeneous mixture flows, still by gravity, towards the stirring zone, in the lower part of the tank 6, where it is therefore subjected to mechanical stirring by means of a stirrer 7 which is preferably a stirrer with blades.
This agitation takes place either away from any gas, or in a non-oxidizing atmosphere, the burners being located at a higher level, an atmosphere which is generated, for example, by the supply of a hot gas coming from the settling tank 8 located below the tank. The excess oxygen, in the form of air, possibly contained in this hot gas is neutralized by the addition of a combustible gas for example. This stirring is therefore carried out under conditions such that weak stirring for short times causes the aluminum to coalesce and separate from the solid oxidized phase. It has been found that these two phases do not mix again afterwards.
The liquid aluminum and the solid oxidized phase then flow by gravity to the decanter 8.
Liquid aluminum is periodically poured through the hole 12, while the solid oxides 10 are periodically removed by mechanical scraping through the door 11. A holding heater 20 or a supply of heat by hot inert gas makes it possible to ensure a
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constant temperature in the settling tank 8, thus avoiding solidification of the aluminum 9.
The method according to the invention and the installation allowing the implementation of this method have the great advantage that it is possible to treat very diverse loads, generally not requiring the addition of salt, although in certain particular cases, a addition of a small amount of salts, such as sodium chloride, potassium chloride or other chlorides, fluorides, or oxides, etc., can be introduced without harming the environment.
The charges can for example be formed by: - fine shot from 0 to 1 mm - fine shot from 1 to 6 mm - shot from 6 to 25 mm - dry turns - so-called A4 quality waste painted or colored - crushed floated casings (10 to 200 mm) - drosses (aluminum bath foam)
Furthermore, the charges can also include aluminum alloys which are then separated in the decanter.
Below are given some concrete examples of laboratory tests allowing to further illustrate certain particular characteristics of the process according to the invention.
In these examples, the recovery yields are expressed in% of aluminum metal collected with respect to the aluminum contained in the initial charge in the form of metal.
The reference yield is that obtained by an analysis test which consists of remelting under a very large excess of salts. The batch tested is therefore initially divided into two equal parts.
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Example 1
This example shows the variety of fillers which can be treated and the excellent yields obtained without the use of salts. a) Fine pellets from 1 to 6 mm treated at 9000C under argon with stirring for five minutes at 250 revolutions / minute.
EMI11.1
<tb>
<tb>
<SEP> yield <SEP> recovery <SEP>: <SEP> 51.3 <SEP>%
<tb> Yield <SEP> of <SEP> reference <SEP>: <SEP> 48 <SEP>%
<tb>
b) Grenailles 6 to 25 mm - 9000C - under argon-stirring for five minutes at 250 revolutions / minute.
EMI11.2
<tb>
<tb> Yield <SEP> of <SEP> recovery <SEP>: <SEP> 90.8 <SEP>%
<tb> Yield <SEP> of <SEP> reference <SEP>: <SEP> 84.5 <SEP>%
<tb>
c) Dry turns-900 C-under argon-agitation for five minutes at 250 revolutions / minute.
EMI11.3
<tb>
<tb> Yield <SEP> of <SEP> recovery <SEP>: <SEP> 96 <SEP>%
<tb> Yield <SEP> of <SEP> reference <SEP>: <SEP> 96 <SEP>%
<tb>
d) Crushed floating casings - 9000C - under argon-stirring for five minutes at 250 revolutions / minute.
EMI11.4
<tb>
<tb> Yield <SEP> of <SEP> recovery <SEP>:
<SEP> 94.1 <SEP>%
<tb> Yield <SEP> of <SEP> reference <SEP>: <SEP> 94 <SEP>%
<tb>
Example 2
This example shows the need to work in a controlled atmosphere.
Fine pellets 1 to 6 mm treated in air at 9000C with stirring at 250 revolutions / minute.
Recovery yield: 39% instead of 51.3% with argon (example).
Example 3
This example shows that the heating can be done in air (for Tf <melting point of aluminum) but that the stirring which follows must be under non-oxidizing gas, such as argon.
Fine pellets 1 to 6 mm heated in air to 650 C, then stirring at higher temperature, for example 8500C to 9000C under argon.
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EMI12.1
<tb>
<tb> Yield <SEP> of <SEP> recovery <SEP>: <SEP> 48.2 <SEP>% <SEP> to
<tb>
compare to 51.3% (case of example la).
Example 4
This example shows the harmful influence of water vapor.
Fine pellets 1 to 6 mm-heated and stirred at 250 revolutions / minute under argon + steam.
Recovery efficiency: 43% instead of 51.3% (example la).
Figures 2 to 5 show, as already indicated above, some exemplary embodiments of agitators which give excellent results for the coalescence of liquid aluminum and the separation of this aluminum from oxides.
The agitator shown in Figures 2 to 3 has only two diametrically opposed blades 21 mounted near the free end of the rod 22 of the agitator 7, these blades are of relatively short length. It is an agitator which is particularly suitable for areas or corridors of agitation with relatively small sections.
FIG. 4 relates to a second embodiment comprising several pairs of superimposed blades 21 offset by an angle of 900.
In addition, the free end of the rod 22 is provided with blades 23 and 31 of a relatively large height compared to the other blades. It should also be noted that the length of the blades of this second embodiment is greater than that of the single blade of the agitator according to FIGS. 2 and 3.
Finally, Figure 5 relates to an embodiment comprising a pair of inclined blades.
It is understood that the invention is not limited to the particular embodiment of the method and the installation described above for the
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EMI13.1
1 recovery of aluminum or aluminum alloy but that many variants can be envisaged without departing from the scope of the present invention. More particularly, the shape and dimensions of the agitator used can be of a very different design.