EP2358917B1 - Procédé d'agglomération de poussières industrielles, en particulier par technique de briquetage - Google Patents

Procédé d'agglomération de poussières industrielles, en particulier par technique de briquetage Download PDF

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EP2358917B1
EP2358917B1 EP09768125.8A EP09768125A EP2358917B1 EP 2358917 B1 EP2358917 B1 EP 2358917B1 EP 09768125 A EP09768125 A EP 09768125A EP 2358917 B1 EP2358917 B1 EP 2358917B1
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EP
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polymer
weight
process according
silicate
group
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Gilles Zakosek
Alain Senetaire
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SPCM SA
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/243—Binding; Briquetting ; Granulating with binders inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic

Definitions

  • the invention relates to a process for agglomerating industrial dusts, in particular by briquetting technique.
  • industrial dusts are understood to mean: dusts and / or fines from foundries, steelworks and blast furnaces rich in metal oxides, especially from dust collection systems, as well as dust or fine residues from oxycutting and other cutting work and sludge from the process and / or lagging.
  • Agglomeration is a process that is based on the adhesion of the particles together to obtain agglomerates of larger size.
  • the invention relates to the second of these two technologies.
  • the document US 4,802,914 A nevertheless discloses a method of pelleting agglomeration (wet agglomeration) of agglomerating the dust inside a rotating drum, providing continuously, in the presence of water, a mixture of dust and binder.
  • the binders are high molecular weight polymers which are added before, during or after the use of alkaline inorganic salts of the phosphate, chloride or carbonate type.
  • bentonite used as a binding agent, which is a phyllosilicate aluminum, a complex mixture of clay, montmorillonite, etc., which does not fall within the category of alkali metal silicates.
  • the briquetting is carried out on tangent wheel presses having cavities which print the desired shape to the agglomerates also called briquettes. It can be carried out hot or cold, at very different pressures with or without the aid of binder.
  • a binder is a high viscosity or hydraulic material (eg cement) applied so as to impregnate the dust in order to ensure the cohesion of these in the form of briquettes and to give the grain a mechanical strength sufficient to withstand the vibrations and to the movements to which he is subjected during his various manipulations.
  • a binder is a high viscosity or hydraulic material (eg cement) applied so as to impregnate the dust in order to ensure the cohesion of these in the form of briquettes and to give the grain a mechanical strength sufficient to withstand the vibrations and to the movements to which he is subjected during his various manipulations.
  • the document WO96 / 39290 describes a method of agglomeration, by briquetting, in several steps of mixing the dust with a carbon source (coke) whose role is heat transfer at the time of melting, with also a mixture of polymer and inorganic salts (carbonate of calcium and alumino silicate), then to add to the product obtained, an emulsion of a polyvinyl polymer before an ultimate compression step.
  • a carbon source coke
  • a mixture of polymer and inorganic salts carbonate of calcium and alumino silicate
  • the present invention aims to overcome these disadvantages.
  • the method of the invention is carried out in the absence of exogenous water supply, that is to say in the absence of water supply other than that provided by the active ingredients.
  • exogenous water supply that is to say in the absence of water supply other than that provided by the active ingredients.
  • silicates which are formulated in aqueous form.
  • the dust may be limed or not.
  • the dust mixing time with the first binder is between 30 seconds and 5 minutes.
  • the mixing time of the mixture obtained in the first step with the second binder is between 1 minute and 10 minutes.
  • the main object of the invention is to provide briquettes which have surprisingly improved properties compared to aggregates of the prior art.
  • the briquetting process according to the invention is based on the agglomeration of industrial dusts in the presence of a combination of two specific binders.
  • this combination of binders offers very high cohesion and adhesion characteristics when passing through the compactor.
  • the use of these binders makes it possible, among other things, a rapid setting, in a few minutes, and the obtaining of briquettes or balls having a good resistance to abrasion and a cohesion which allows their handling and transport.
  • the invention makes it possible, during the recycling of these agglomerates, that no substance detrimental to the industrial process, such as sulfur, is provided by the briquettes thus obtained.
  • the polymer be added before the silicate.
  • the mixing is carried out in a suitable mixer or solid mixer for which the skilled person will be able, by his own knowledge, to determine the conditions necessary for the mixture to be as homogeneous as possible.
  • the mixture thus produced is then sent to a press to give it a defined shape.
  • Briquettes also called balls
  • They are made by compression molding. They can be of different sizes. Once obtained, they are then transferred to a storage area.
  • Another object of the invention is the use of the agglomerates defined above for recycling the dust and / or fines of foundries, steelworks and blast furnaces, rich in metal oxides, as a complementary filler in fusion apparatus .
  • the briquettes may contain a proportion of reducing agent to allow the conversion of metal oxides to metal so that it is not necessary to add to the melt .
  • this polymer can also be branched.
  • a branched polymer is a polymer which has on the main chain branches, groups or branches, arranged generally in a plane. The branching may be carried out preferably during (or possibly after) the polymerization, in the presence of a branching / crosslinking agent and optionally a transfer agent.
  • branching agents methylene bisacrylamide (MBA), ethylene glycol di-acrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, diacrylamide, cyanomethylacrylate, vinyloxyethylacrylate or methacrylate, triallylamine, formaldehyde, glyoxal, glycidyl ether type compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, or epoxy or any other means well known to those skilled in the art for crosslinking.
  • MBA methylene bisacrylamide
  • ethylene glycol di-acrylate polyethylene glycol dimethacrylate
  • diacrylamide diacrylamide
  • cyanomethylacrylate vinyloxyethylacrylate or methacrylate
  • triallylamine formaldehyde
  • glyoxal glycidyl ether type compounds
  • ethylene glycol diglycidyl ether or epoxy or any other means well known to those skilled in the art for crosslinking.
  • the concentration of the polymer to which it is injected into the kneader is between 5 and 20% by weight.
  • the high molecular weight polymer is an anionic copolymer based on acrylamide and acrylic acid salts, having anionicity of between 10 and 50 mol% and a molecular weight greater than 5,000,000 g / mol.
  • inverse emulsion referring to the polymer used according to the invention, a person skilled in the art will understand that the water-in-oil inverse emulsion undissolved in water is designated before its introduction. in the mixer.
  • This inverse emulsion may preferably be of standard type or possibly microemulsion type, which is distinguished from standard emulsions by smaller particle sizes (of the order of 0.1 micrometer).
  • the inverse emulsion polymer ratio can range from 0.2% to 1% by weight, and is preferably between 0.2 and 0.5% by weight. It should be noted that throughout the description and claims when referring to ranges of values, the terminals are included. Of course, the optimum amount will depend on the nature of the particles and the properties required.
  • silicates used according to the invention as binding agents are alkali metal silicates and used in liquid form, namely at a temperature above their crystallization point.
  • silicates denotes a salt derived from silica (SiO 2 ).
  • alkali silicates that can be used for carrying out the subject of the invention, mention may be made of ammonium, sodium, potassium, lithium, and especially those of sodium or potassium.
  • sodium silicate also called sodium silicate, or soluble glass of simplified formula: SiO 2 .NaOH.
  • the silicate used is sodium disilicate having an SiO 2 / Na 2 O molar ratio of between 1.6 and 3.2, and optimally of the order of 2.
  • the silicate represents between 2 and 5% by weight of the agglomerates formed and the high molecular weight polymer represents from 5 to 40% by weight of the silicate.
  • the second binding agent may further contain a surface-active agent representing in practice less than 10% by weight of said second binding agent, and possibly even, in the same proportions, a wetting agent, for example the compounds of the oleyl ether phosphate type, polyol esters, polyethylene oxide ethers, polyethoxylated sorbitan esters, sorbitan esters, liquid lanolinic alcohol solutions, polyethylene glycol esters, polyoxyethylene acetyl derivatives lanolin, poly (ethyleneoxy) ethyl nonyl phenoxy alcohols, polyethylene glycol ethers derived from lanolinic alcohol, ethoxylated cholesterol, trimethyl cetyl ammonium bromide, diisobutyl phenoxy ethoxyethyl dimethylbenzyl ammonium chloride derivatives, etc ...
  • a wetting agent for example the compounds of the oleyl ether phosphate type, polyol esters, polyethylene oxide ethers, polyethoxylated
  • This mixture is limed then deposited in the mixer (capacity: 2 tons).
  • This characteristic is very important to take into account from the chemical point of view: the binder must have an optimal affinity with the powder, in order to obtain an intimate mixture in the kneader and a maximum adhesion force during the briquetting phase.
  • the time between the introduction of the binding agent (s) into the mixer and the outlet of the mixture to the compactor is equal to 5 minutes.
  • the equipment used in the tests is a drum compaction machine.
  • the operating pressure is of the order of 100 bars.
  • the binding agents used are those conventionally used by industry, namely molasses and lignosulfonate. They have the main disadvantage of introducing sulfur into the steel, which will have the effect of weakening it.
  • the mixer After a total mixing time of 5 minutes, the mixer is immediately emptied to the compactor.
  • Dosage performed by positive displacement or pneumatic pumps.
  • Test aspect of the ball visual test, the ball must be well formed, the shape is a rectangular pebble. A smooth exterior appearance and effective entanglement (no millet formation) are required.
  • Fine return tests After sieving the pellets at the outlet of the compressor, the return fines are placed aside for weighing; The ratio is: mass of return fines / total mass of the batch (2 tons) expressed in%.
  • Ball hardness test Manual press with variable pressure on the ball, the test ends when the ball splits and / or bursts. This test is performed on balls after 2 hours and after 24 hours. The hardness is expressed in kg / ball (weight necessary to break the ball). The higher the number, the better the shots are. It should be noted that 250 kgs is the upper limit of the manual test, this limit being perfectly validated for an excellent quality of the ball.

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Description

  • L'invention a pour objet un procédé d'agglomération de poussières industrielles, en particulier par technique de briquetage.
  • Dans la présente invention, on entend par poussières industrielles : les poussières et/ou fines de fonderies, d'aciéries et des hauts fourneaux riches en oxydes métalliques, provenant notamment des systèmes de dépoussiérage, de même que les poussières ou fines de résidus d'oxycoupage et autres travaux de découpe et des boues issues du procédé et/ou des mises en lagunage.
  • Ne pouvant être manipulées en l'état car trop volatiles, les poussières industrielles nécessitent d'être agglomérées pour permettre leur transport et leur valorisation.
  • L'agglomération est un procédé qui est basé sur l'adhésion des particules entre elles pour l'obtention d'agglomérats de taille supérieure.
  • Il existe des procédés d'agglomération sans pression du type pelletisation et des procédés par pression telle que le briquetage. L'invention concerne la seconde de ces deux technologies.
  • Le document US 4 802 914 A décrit néanmoins un procédé d'agglomération par pelletisation (agglomération par voie humide) consistant à agglomérer les poussières à l'intérieur d'un tambour rotatif, en apportant en continu, en présence d'eau, un mélange de poussière et de liant. Les liants sont des polymères de haut poids moléculaire qui sont ajoutés avant, pendant ou après, la mise en oeuvre de sels inorganiques alcalins du type phosphate, chlorure ou carbonate. Il est également fait référence à la mise en oeuvre de bentonite, utilisée comme agent liant, laquelle est un aluminium phyllosilicate, mélange complexe d'argile, de montmorillonite etc, qui ne rentre pas dans la catégorie des silicates de métaux alcalins.
  • Parmi les procédés d'agglomération par pression utilisés à l'échelle industrielle, c'est la technique de " briquetage " qui est la plus développée. Cette technique de compactage a pour principaux avantages sa capacité importante (en termes de volumes traités) et sa flexibilité d'usage (agglomérats de multiples dimensions et formes).
  • Le briquetage s'effectue sur des presses à roues tangentes présentant des cavités qui impriment la forme désirée aux agglomérats aussi appelés briquettes. Il peut s'effectuer à chaud ou à froid, à des pressions très variables avec ou sans l'aide de liant.
  • Un liant est une matière à forte viscosité ou hydraulique (e.g.: ciment) appliquée de façon à imprégner les poussières afin d'assurer la cohésion de celles-ci sous forme de briquettes et de conférer au grain une résistance mécanique suffisante pour résister aux vibrations et aux mouvements auxquels il est soumis au cours de ses diverses manipulations.
  • Parmi les liants organiques actuellement employés, on citera l'amidon, la cellulose, la mélasse etc... Toutefois, l'utilisation de ces liants peut poser des problèmes de par la présence d'impuretés dommageables au procédé industriel (e.g.: soufre pour la sidérurgie) et/ou conduit à des agglomérats présentant des propriétés mécaniques non satisfaisantes.
  • Il apparaît donc que l'utilisation et la valorisation des oxydes métalliques contenus dans les agglomérats obtenus selon les techniques antérieurs n'est pas optimale.
  • Le document WO96/39290 décrit un procédé d'agglomération, par briquetage, en plusieurs étapes consistant à mélanger les poussières avec une source de carbone (coke) dont le rôle est caloriporteur au moment de la fusion, avec aussi un mélange de polymère et de sels inorganiques (carbonate de calcium et alumino silicate), puis à ajouter au produit obtenu, une émulsion d'un polymère polyvinylique avant une étape ultime de compression.
  • La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients.
  • Elle a pour objet un procédé d'agglomération de poussières industrielles consistant :
    • à malaxer dans une cuve les poussières à agglomérer en présence d'un premier liant comprenant un polymère de poids moléculaire supérieur à 500.000 g/mol se présentant sous la forme d'une émulsion inverse,
    • puis à ajouter séparément dans la cuve tout en malaxant, un second agent liant comprenant un silicate de métal alcalin,
    • enfin à compacter par pression, les agglomérats obtenus.
  • Le procédé de l'invention est effectué en l'absence d'apport d'eau exogène, c'est-à-dire en l'absence d'apport d'eau autre que celle apportée par les matières actives. C'est par exemple le cas des silicates qui sont formulés sous forme aqueuse.
  • Selon le procédé, les poussières peuvent être chaulées ou non.
  • En pratique, le temps de mélange des poussières avec le premier liant est compris entre 30 secondes et 5 minutes.
  • De même, le temps de malaxage du mélange obtenu lors de la première étape avec le second liant est compris entre 1 mn et 10 minutes.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre.
  • Le principal objet de l'invention est de fournir des briquettes qui ont propriétés étonnamment améliorées par rapport aux agrégats de l'art antérieur.
  • Le procédé de briquetage selon l'invention est basé sur l'agglomération de poussières industrielles en présence d'une combinaison de deux liants spécifiques.
  • Il a été trouvé de manière inattendue que cette association de liants offre des caractéristiques de cohésion et d'adhésion très élevées lors du passage dans le compacteur. L'utilisation de ces liants permet, entre autres, une prise rapide, en quelques minutes, et l'obtention de briquettes ou boulets ayant une bonne résistance à l'abrasion et une cohésion qui permet leur manipulation et leur transport.
  • De plus, l'invention permet, lors du recyclage de ces agglomérats, qu'aucune substance préjudiciable au procédé industriel, telle que le soufre, ne soit apportées par les briquettes ainsi obtenues.
  • Selon l'invention, il est essentiel que le polymère soit additionné avant le silicate.
  • Le mélange est réalisé dans un malaxeur ou mélangeur à solides approprié pour lequel l'homme du métier sera en mesure, par ses connaissances propres, de déterminer les conditions nécessaires pour que le mélange soit aussi homogène que possible.
  • Le mélange ainsi réalisé est alors envoyé vers une presse afin de lui conférer une forme définie. Les briquettes (aussi appelées boulets) sont réalisées par moulage par compression. Elles peuvent être de différents calibres. Une fois obtenues, elles sont ensuite transférées vers une zone de stockage.
  • Un autre objet de l'invention consiste en l'utilisation des agglomérats définis ci-dessus pour recycler les poussières et/ou fines de fonderies, d'aciéries et des hauts fourneaux, riches en oxydes métalliques, comme charge complémentaire dans des appareils de fusion. Cela a pour conséquence l'enrichissement du bain de fusion qui est proportionnel à la quantité de briquettes qui y sont ajoutées en complément de charge et permet la valorisation de celles-ci. Pour ce faire, selon une variante de l'invention, les briquettes peuvent contenir une proportion d'agent réducteur afin de permettre la conversion des oxydes métalliques en métal ceci afin qu'il ne soit pas nécessaire d'en rajouter dans le bain de fusion.
    • DEFINITION ET DOSAGES DES AGENTS LIANTS a/ Le polymère de haut poids moléculaire :
  • Il s'agit d'un polymère organique hydrosoluble présentant une ionicité comprise entre 10 et 90 % molaire et constitué :
    • d'au moins un monomère ionique, cationique, zwitterionique, et/ou de préférence anionique,
    • d'au moins un monomère non ionique,
    • et éventuellement de 0,02 à 2 moles % de monomère(s) hydrophobe(s).
  • De manière connue, ce polymère peut également être ramifié. Comme on le sait, un polymère ramifié est un polymère qui présente sur la chaîne principale des branches, des groupements ou des ramifications, disposés globalement dans un plan. On pourra effectuer la ramification de préférence durant (ou éventuellement après) la polymérisation, en présence d'un agent ramifiant/réticulant et éventuellement d'un agent de transfert. On trouvera ci dessous une liste non limitative des ramifiants : methylene bisacrylamide (MBA), l'ethylene glycol di-acrylate, le polyethylene glycol dimethacrylate, le diacrylamide, le cyanomethylacrylate, le vinyloxyethylacrylate ou methacrylate, la triallylamine, le formaldehyde, le glyoxal, les composés de type glycidyléther comme l'éthylèneglycol diglycidyléther, ou des époxy ou tout autre moyen bien connu de l'homme de métier permettant la réticulation.
  • En pratique, le polymère utilisé est constitué :
    1. a/ d'au moins un monomère ionique choisi parmi :
      • les monomères anioniques possédant une fonction carboxylique (ex : acide acrylique, acide methacrylique, et leurs sels...) ou possédant une fonction acide sulfonique (ex : acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (ATBS) et leurs sels...),
      • et/ou éventuellement un ou plusieurs monomères cationiques : on citera, en particulier et de façon non limitative, l'acrylate de dimethylaminoethyl (ADAME) et/ou le methacrylate de dimethylaminoethyle (MADAME) quaternisés ou salifiés, le chlorure de dimethyldiallylammonium (DADMAC), le chlorure d'acrylamido propyltrimethyl ammonium (APTAC) et/ou le chlorure de methacrylamido propyltrimethyl ammonium (MAPTAC).
    2. b/ et d'au moins un monomère non-ionique choisi parmi : l'acrylamide, le methacrylamide, le N-vinyl pyrrolidone, l'acétate de vinyl, l'alcool vinylique, les esters d'acrylates, l'alcool allylique, le N-vinyl acetamide et/ou la N-vinylformamide,
    et éventuellement en association avec un monomère hydrophobe choisi préférentiellement dans le groupe comprenant - les esters d'acide (meth)acrylique à chaîne alkyle, arylalkyle et/ou ethoxylée, - les dérivés de (meth)acrylamide à chaîne alkyle, arylalkyle ou dialkyle, - les dérivés allyliques cationiques, - les dérivés de (meth)acryloyle hydrophobes anioniques ou cationiques, - ou les monomères anioniques et/ou cationiques dérivés de (meth)acrylamide portant une chaîne hydrophobe.
  • Le polymère de haut poids moléculaire de l'invention est caractérisé en ce que, lors de son utilisation :
    • il se présente sous la forme d'une émulsion inverse, à savoir eau dans huile,
    • il a un poids moléculaire supérieur à 500.000 g/mol et jusqu'à 20.000.000 g/mol,
    • et le rapport pondéral (polymère sec / huile) de l'émulsion est compris entre 0,15 et 1, de préférence entre 0,3 et 0,8, avantageusement de l'ordre de 0,5. Ce rapport pondéral pourra être obtenu soit directement lors de la polymérisation du polymère en émulsion, soit par l'adjonction d'une huile à l'émulsion telle que polymérisée et ce juste avant son utilisation. De préférence, si le rapport pondéral est réalisé par adjonction d'une huile, celle-ci devra être compatible à celle de l'émulsion et ne pas provoquer sa déstabilisation.
  • Selon l'invention, la concentration du polymère à laquelle il est injecté dans le malaxeur est comprise entre 5 et 20% en poids.
  • De préférence, le polymère de haut poids moléculaire est un copolymère anionique à base d'acrylamide et de sels d'acide acrylique, présentant une anionicité comprise entre 10 et 50 % molaire et à un poids moléculaire supérieur à 5.000.000 g/mol.
  • Par le vocable « se présente en émulsion inverse », se rapportant au polymère utilisé selon l'invention, l'homme de métier comprendra que l'on désigne l'émulsion inverse eau-dans-huile non dissoute dans l'eau avant son introduction dans le mélangeur. Cette émulsion inverse peut être, de préférence, de type standard ou éventuellement de type microémulsion, qui se distingue des émulsions standards par des tailles de particules plus petites (de l'ordre de 0,1 micromètre).
  • Le rapport polymère en émulsion inverse éventuellement dilué dans l'huile préalablement à l'utilisation/poussières peut aller notamment de 0,2% à 1% en poids, et se situe de préférence entre 0,2 et 0,5% en poids. II convient de noter que dans l'ensemble de la description et des revendications lorsqu'il est question d'intervalles de valeurs, les bornes sont incluses. Bien évidemment, la quantité optimale dépendra de la nature des particules et des propriétés requises.
    • b/ Le second agent liant de type silicate :
  • Les silicates utilisés selon l'invention comme agents liants sont des silicates de métal alcalin et utilisés sous forme liquide, à savoir à une température supérieure à leur point de cristallisation.
  • Par le terme « silicates », on désigne un sel dérivant de la silice (SiO2). Parmi les silicates alcalins pouvant être mis en oeuvre pour la réalisation de l'objet de l'invention, on peut citer ceux d'ammonium, de sodium, de potassium, de lithium, et tout particulièrement ceux de sodium ou de potassium. De préférence, on utilisera un silicate de sodium, aussi appelé silicate de soude, ou verre soluble de formule simplifiée : SiO2.NaOH. Avantageusement, le silicate utilisé est du disilicate de sodium présentant un rapport molaire SiO2/Na2O compris entre 1,6 et 3,2, et de manière optimale de l'ordre de 2. Dans un mode de réalisation avantageux, le silicate représente entre 2 et 5% en poids des agglomérats formés et le polymère de haut poids moléculaire représente de 5 à 40% en poids du silicate.
  • Dans un mode de réalisation particulier, le second agent liant peut contenir en outre un agent tensio-actif représentant en pratique moins de 10% en poids dudit second agent liant, voire éventuellement, dans les mêmes proportions, un agent mouillant comme par exemple les composés de type ethers phosphates d'oleyl, les esters de polyol, les ethers d'oxyde de polyethylene, les esters de sorbitan polyethoxylé, les esters de sorbitan, les solutions liquides d'alcool lanolinique, les esters de polyethylene glycol, les polyoxyethylène acetylés dérivés de lanoline, les poly (ethyleneoxy) ethyl alcools nonyl phenoxy, les ethers de polyethylene glycol dérivés d'alcool lanolinique, le cholesterol ethoxylé, le bromure de trimethyl cetyl ammonium, les dérivés de chlorure d'alkyl de diisobutyl phenoxy ethoxy ethyl dimethylbenzyl ammonium, etc...
  • Bien évidemment, les exemples qui suivent sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent cependant en aucune manière une limitation.
    • EXEMPLES
  • Les poussières utilisés lors des exemples ci-après sont issues des retours d'aciérie et ont été préparées comme suit :
    • 25% de 'BGL' Boues Grasses de Laminoir
    • 75% de Boues Grenues d'aciérie
  • Ce mélange est chaulé puis est déposé dans le malaxeur (capacité : 2 tonnes).
  • La particularité de ce mélange à briqueter est le caractère hydrophobe de la poudre du à la présence d'hydrocarbures. Cette caractéristique est très importante à prendre en compte du point de vue chimique : le liant devra avoir une affinité optimale avec le poudre, afin d'obtenir un mélange intime dans le malaxeur et une force d'adhésion maximale lors de la phase de briquetage.
  • Les liants sont alors ajoutés et mélangés selon la séquence suivante :
    • le polymère de haut poids moléculaire est additionné sous la forme d'une émulsion inverse en premier, via une pompe à air comprimé totalement manuelle. L'ajout se fait par l'ouverture de la vanne d'air comprimé durant un temps donné.
    • après un temps de mélange, on ajoute le liant de type silicate via une pompe volumétrique équipée d'un débitmètre massique.
  • Au total, la durée entre l'introduction du ou des agents liants dans le malaxeur et la sortie du mélange vers le compacteur est égale à 5 minutes.
  • Une fois le mélange réalisé, celui-ci est transféré vers l'équipement de compaction.
  • Le matériel utilisé lors des essais est une machine de compaction à tambours. La pression d'utilisation est de l'ordre de 100 bars.
  • A titre comparatif, les agents liants utilisés sont ceux classiquement utilisés par l'industrie, à savoir la mélasse et le lignosulfonate. Ils ont pour principal inconvénient d'introduire du soufre dans l'acier, ce qui va avoir pour conséquence de le fragiliser.
  • Les essais ont été menés en faisant varier le dosage et la nature du polymère. Pour ce faire, les 5 polymères ci-après ont été utilisés :
    Nom du produit Composition chimique (rapport molaire) Rapport Polymère sec / Huile Poids moléculaire du polymère (g/mol)
    EM533ce1 (anionique) Acrylamide /Acrylate de sodium (70/30) 1,2 (contre-exemple) 10.000.000
    EM533ce2 (anionique) Acrylamide /Acrylate de sodium (70/30) 0,1 (contre-exemple) 10.000.000
    EM533a (anionique) Acrylamide /Acrylate de sodium (70/30) 0,5 10.000.000
    EM533b (anionique) Acrylamide /Acrylate de sodium (70/30) 0,5 15.000.000
    EMcat (cationique) Acrylamide/ Adame chlorométhylé (90/10) 0,5 13.000.000
    Adame : acrylate de diméthylaminoéthyle
    • Séquence d'addition :
  • Une fois le remplissage du malaxeur fini,
    • on introduit le premier (ou le seul) agent liant.
    • puis après 2 minutes de mélange, on introduit si nécessaire le 2ème agent liant.
  • Après un temps total de malaxage de 5 minutes, le malaxeur est immédiatement vidé vers le compacteur.
  • Dosage : effectué par des pompes volumétriques ou pneumatiques.
  • Test aspect du boulet : test visuel, le boulet doit être bien formé, la forme est un galet rectangulaire. On recherche un aspect extérieur lisse et un enchevêtrement efficace (pas de formation en mille-feuille).
  • Tests de retour de fines : après tamisage des boulets en sortie du compresseur, les fines de retours sont placées de côté pour être pesées ; Le rapport est : Masse des fines de retour/masse totale de la gâchée (2 Tonnes) exprimé en %.
  • Test de dureté des boulets : Presse manuelle à pression variable sur le boulet, le test prend fin lorsque le boulet se fend et/ou éclate. Ce test est réalisé sur des boulets après 2 heures et après 24 heures. La dureté est exprimée en kg/boulet (poids nécessaire pour briser le boulet). Plus ce chiffre est haut, plus les boulets sont bons. Il est à noter que 250 kgs est la limite haute du test manuel, cette limite étant parfaitement validée pour une excellente qualité du boulet.
    • RESULTATS
  • Essai Liant 1 (dosage en actif/boulets) Liant 2 (dosage en actif/boulets) Aspect du boulet Retour Fines (%) Dureté à 2 h Dureté à 24 h
    1 Mélasse (4,5%) Lisse, bien formé 6,5 180 200
    2 Lignosulfonate (4%) Lisse, bien formé 25 160 200
    3 Disilicate (3,5%) Cassant, Mal formé
    4 Disilicate (4%) Cassant, Mal formé
    5 Disilicate (4,5%) Cassant, Mal formé
    6 EM533a (0,1%) Disilicate (3,5%) Cassant, Mal formé
    7 EM533a (0,3 %) Disilicate (3,5%) Lisse, bien formé 35 185 210
    8 EM533a (1 %) Disilicate (3,5 %) Lisse, bien formé 30 190 210
    9 EM533b (0,3 %) Disilicate (3,5%) Lisse, bien formé 7 200 250
    10 EMcat (0,3 %) Disilicate (3,5 %) Lisse, bien formé 35 180 200
    11 EM533ce1 (0,3 %) Disilicale (3,5%) Cassant, Mal formé
    12 EM533ce2 (0,3 %) Disilicate (3,5%) Cassant, Mal formé
    13 EM533a (1 %) Cassant, Mal formé
    14 Disilicate (3,5%) EM533a (0,3 %) Cassant, Mal formé
    15 EM533b (0,3 %) Bentonite (3.5%) Pas formé, poudre résiduelle 75 69 70
    16 EM533b (0,3 %) Chlorure de sodium Pas formé, poudre résiduelle 70 73 73
    17 EM533b (0,3 %) Carbonate de sodium Pas formé, poudre résiduelle 77 80 82
    18 EM533b (0,3 %) Phosphate de sodium Pas formé, poudre résiduelle 73 79 79
    Les dosages sont exprimés en poids.
  • Les essais réalisés montrent que :
    • 3-5 : le silicate utilisé seul ne fonctionne pas.
    • 6-10 : le procédé d'agglomération selon l'invention donne de très bons résultats sans que ni la charge (anionique ou cationique) ni le poids moléculaire n'influent sur l'efficacité de la compaction.
    • 13 : le polymère en émulsion utilisé seul ne suffit pas à une bonne compaction.
    • 14 : la séquence d'introduction des agents liants est très importante.
    • 15-18 : comparés à l'essai 9, les carbonates, chlorure et phosphate de sodium ne donnent pas résultats satisfaisants dans la formation de la briquette. Il en est de même avec la bentonite.

Claims (9)

  1. Procédé d'agglomération de poussières industrielles consistant :
    - à malaxer dans une cuve les poussières à agglomérer en présence d'un premier liant comprenant un polymère de poids moléculaire supérieur à 500.000 g/mol, se présentant sous la forme d'une émulsion inverse,
    - puis à ajouter séparément dans la cuve tout en malaxant, un second agent liant comprenant un silicate de métal alcalin,
    - enfin à compacter par pression les agglomérats obtenus.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère organique est hydrosoluble et présente une ionicité comprise entre 10 et 90 % molaire et est constitué :
    - d'au moins un monomère ionique, cationique, zwitterionique, et/ou de préférence anionique,
    - d'au moins un monomère non ionique,
    - et éventuellement de 0,02 à 2 moles % de monomère(s) hydrophobe(s).
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère est constitué :
    a/ d'au moins un monomère ionique choisi parmi :
    - les monomères anioniques possédant une fonction carboxylique choisis dans le groupe comprenant l'acide acrylique, l'acide methacrylique, et leurs sels ; ou les monomères anioniques possédant une fonction acide sulfonique choisis dans le groupe comprenant l'acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique (ATBS) et leurs sels,
    - et/ou éventuellement un ou plusieurs monomères cationiques choisis dans le groupe comprenant l'acrylate de dimethylaminoethyl (ADAME) et/ou le methacrylate de dimethylaminoethyle (MADAME) quaternisés ou salifiés, le chlorure de dimethyldiallylammonium (DADMAC), le chlorure d'acrylamido propyltrimethyl ammonium (APTAC) et/ou le chlorure de methacrylamido propyltrimethyl ammonium (MAPTAC),
    b/ et d'au moins un monomère non-ionique choisi dans le groupe comprenant l'acrylamide, le methacrylamide, le N-vinyl pyrrolidone, l'acétate de vinyl, l'alcool vinylique, les esters d'acrylates, l'alcool allylique, le N-vinyl acetamide et :ou la N-vinylformamide,
    éventuellement en association avec un monomère hydrophobe choisi dans le groupe comprenant les esters d'acide (meth)acrylique à chaîne alkyle, arylalkyle et/ou ethoxylée, les dérivés de (meth)acrylamide à chaîne alkyle, arylalkyle ou dialkyle, les dérivés allyliques cationiques, les dérivés de (meth)acryloyle hydrophobes anioniques ou cationiques, ou les monomères anioniques et/ou cationiques dérivés de (meth)acrylamide portant une chaîne hydrophobe.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport pondéral (polymère sec / huile) de l'émulsion inverse au moment de l'utilisation est compris entre 0,15 et 1, de préférence entre 0,3 et 0,8, avantageusement de l'ordre de 0,5.
  5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration du polymère à laquelle il est injecté dans le malaxeur est comprise entre 5 et 20% en poids.
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport polymère en émulsion inverse/poussières est compris entre 0,2% et 1% en poids, de préférence entre 0,2 et 0,5% en poids.
  7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate représente entre 2 et 5% en poids des agglomérats formés et en ce que le polymère de haut poids moléculaire représente de 5 à 40% en poids du silicate.
  8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate de métal alcalin choisi dans le groupe comprenant le silicate d'ammonium, de sodium, de potassium, de lithium.
  9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate est le disilicate de sodium présentant un rapport molaire SiO2/Na2O compris entre 1,6 et 3,2.
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