FR2719796A1 - Procédé de production d'aciers en poudre à partir de boues d'usinage mécanique, et dispositif pour la mise en Óoeuvre dudit procédé. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de production d'aciers en poudre à partir de boues d'usinage mécanique. Conformément à l'invention, les boues à traiter sont amenées dans un réacteur allongé (110), concurremment à une injection de combustible gazeux ou liquide, dans lequel la température est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée voisine de 650 degréC à une valeur de sortie voisine de 90 degréC, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les déchets ainsi dégradés sont récupérés sous forme de poudres qui sont amenées dans un refroidisseur à enceinte fermée (140), pour que leur température soit progressivement abaissée au fur et à mesure de leur avancement dans ledit refroidisseur, en sortie duquel les poudres refroidies sont collectées dans un conteneur de réception (141).

Description

La présente invention concerne le domaine du traitement et de la récupération de boues d'usinage mécanique, notamment en vue d'obtenir des poudres d'aciers susceptibles d'être utilisées comme additif en chimie, hydrométallurgie ou en aciérie.

Le terme "usinage" utilisé ici doit être compris dans un sens large, englobant notamment la rectification et le polissage.

Les boues d'usinage mécanique récupérées après un usinage de précision ou de haute précision sont la plupart du temps constituées de particules ou micro-copeaux métalliques provenant de la pièce usinée, de débris tels que meulures provenant des outils d'usinage utilisés, et de fluide de coupe. Les fluides de coupe utilisés comportent en général soit des huiles solubles (cas le plus fréquent), les fluides étant alors composés en général de 90 % d'eau et 10 % d'huile, soit des huiles minérales entières de synthèse.

Les boues d'usinage constituent des déchets qui ne peuvent être mis en décharge ordinaire (la présence d'huiles induit en effet un risque non négligeable de pollution de la nappe phréatique) Elles sont alors mises en décharges classées, ou traitées sur un site d'incinération spécialisé, cette deuxième alternative devant d'ailleurs devenir vraisemblablement la seule autorisée à l'avenir. L'incinération à une température allant en général de 900 à 1000 OC donne des scories qui peuvent être mises en décharge, et elle permet de traiter tous les types de boues. Dans certains cas, l'incinération est effectuée à une température élevée pour un réemploi sous forme d'ajouts d'oxydes métalliques (traitement effectué par exemple par les cimentiers), mais on est alors limité aux boues d'aciers ordinaires (les aciers alliés et les aciers spéciaux ne convenant pas), , et on est de facto limité aux quantités représentant les besoins des cimentiers.

On a par ailleurs déjà proposé différentes techniques de traitement visant à réduire la teneur des boues d'usinage récupérées en huile de coupe.

Ces traitements peuvent être du type mécanique.

On peut citer la centrifugation les boues d'usinage sont alors introduites dans un tambour qui est mis en rotation, et la séparation des composants est obtenue par la différence de densités entre l'huile et l'acier, mais cette technique est onéreuse et peu efficace (le taux d'huile résiduelle est en général compris entre 10 % pour les huiles entières, et 15 % pour les huiles solubles) , et elle implique une installation encombrante. On peut également citer le pressage un système de filtre-presse permet d'obtenir un déshuilage partiel des boues d'usinage, mais cette technique n'est pas encore très efficace (le taux d'huile résiduelle est en général proche de 10 0), et l'huile récupérée est inutilisable car elle est polluée, de sorte qu'elle implique l'utilisation de bacs de décantation encombrants.

Ces traitements peuvent aussi être de type chimique, en étant basés sur un dégraissage des boues d'usinage au moyen de solvants. Après une détermination préalable de la composition de la boue à traiter, on ajoute la quantité nécessaire de solvant, le tout étant introduit dans un malaxeur. Le malaxage a pour effet de gorger le solvant d'huile, le produit récupéré étant ensuite envoyé vers un décanteur et un filtre-presse, le solvant huileux étant quant à lui transféré dans un distillateur-évaporateur. Cette technique est plus performante que les traitements mécaniques (le taux d'huile résiduelle peut en effet être abaissé jusqu'à 5 "o), , mais elle reste complexe à mettre en oeuvre, et très coûteuse (l'huile récupérée n étant en effet pas réutilisable comme fluide de coupe, elle est envoyée en incinération).

On peut enfin citer quelques tentatives pour traiter dans des fours les boues d'usinage par fusion directe (notamment des fours à induction et cubilot). Les résultats sont cependant peu satisfaisants, car le rendement est très faible (l'huile qui enrobe les grains d'acier transforme en effet ces grains en oxydes métalliques difficiles à refondre) , et les fours sont très encrassés.

De plus, on a constaté des risques d'explosion lorsque les gaz arrivent aux filtres à manches (l'échauffement brutal de la charge lors de son enfoncement fait en effet passer l'huile, qu'elle soit soluble ou entière, de l'état liquide à l'état gazeux).

Finalement, les traitements précités sont limités à un pré-traitement des boues d'usinage, et iis restent onéreux.

L'invention a précisément pour but de résoudre ce problème, en concevant une technique de traitement des boues d'usinage ne présentant pas les limitations et inconvénients précités.

L'invention a ainsi pour objet de concevoir un procédé et un dispositif de traitement qui soient capables, grâce à une technique spécifique et parfaitement contrôlée, d'organiser une dégradation des produits sans leur incinération, en vue d'une valorisation des déchets pour la production d'aciers en poudre.

L'invention a également pour objet un procédé et un dispositif de traitement qui soient à la fois polyvalents (en pouvant traiter des boues de compositions très diverses, avec huile soluble ou entière, et avec des grains d'aciers ordinaires, d'aciers alliés ou d'aciers spéciaux) souples (traitements modulables en fonction des qualités des tonnages concernés) , et performants (possibilité de traiter un tonnage important dans un temps limité)
Il s'agit plus particulièrement d'un procédé de production d'aciers en poudre à partir de boues d'usinage mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes
- les boues à traiter sont amenées à l'extrémité d'entrée d'un réacteur allongé, concurremment à une injection de combustible gazeux ou liquide, la température régnant dans ledit réacteur étant régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 600 et 7000C à une valeur de sortie située entre 70 et 100 OC, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les boues ainsi traitées étant récupérées sous forme de poudres à l'extrémité de sortie du réacteur
- les poudres récupérées sont amenées dans un refroidisseur à enceinte fermée, pour que leur température soit progressivement abaissée au fur et à mesure de leur avancement dans le refroidisseur, en sortie duquel les poudres refroidies sont collectées dans un conteneur de réception.

De préférence, les boues à traiter subissent un tri préalable, suivi d'un brassage pour homogénéiser le métal et le fluide coupe de coupe récupérés, qui sont ensuite amenés à l'extrémité d'entrée du réacteur allongé.

Il est également avantageux qu'une extraction de poussières soit prévue au voisinage de l'entrée du réacteur allongé, les poussières extraites étant de préférence décantées, filtrées et refroidies avant d'être évacuées.

De préférence encore, la température régnant dans le réacteur allongé décroît d'une valeur d'entrée voisine de 6500C à une valeur de sortie voisine de 900C, et cette température est régulée par un flux d'air chaud à contrecourant, dont la température est de préférence voisine de 2000C.

Avantageusement aussi, les boues subissent un brassage permanent au fur et à mesure de leur avancement dans le réacteur allongé.

De préférence encore, une captation d'envolements de particules ultra-fines est prévue au niveau de la sortie du réacteur allongé.

Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé, les poudres récupérées en sortie du réacteur allongé sont refroidies en deux étapes successives, d'abord en passant dans un convoyeur à vis, puis en passant dans une enceinte à lit fluidisé,
L'invention concerne également un dispositif spécifiquement conçu pour la mise en oeuvre du procédé précité, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte
- un réacteur allongé, équipé de sondes pour contrôler la température à l'entrée et à la sortie dudit réacteur
- un brûleur de combustible gazeux ou liquide, monté au niveau de l'entrée du réacteur allongé
- un opercule monté au niveau de la sortie du réacteur allongé servant à générer dans ledit réacteur un flux à contre-courant d'air chaud à une température prédéterminée
- un refroidisseur à enceinte fermée monté en aval du réacteur allongé, et dont la sortie est agencée pour permettre une collecte des poudres refroidies à l'issue de leur passage dans ledit refroidisseur.

De préférence, le réacteur allongé se présente sous la forme d'un cylindre de 6 à 8 mètres de long, équipé intérieurement de pales de brassage qui sont orientées radialement et qui s'étendent axialement sur la plus grande partie de la longueur du cylindre, ledit cylindre étant en outre capable de tourner à une vitesse prédéterminée autour de son axe par des moyens motorisés associés, et ledit axe étant légèrement incliné pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur. En particulier, l'opercule est réalisé sous la forme d'une plaque circulaire délimitant un espace annulaire de sortie dont la largeur est réglable, en restant de préférence inférieure à celle des pales équipant intérieurement le réacteur allongé.

Il est également intéressant que le brûleur soit monté sur un support mobile, par exemple pivotant, de façon à pouvoir être le cas échéant effacé pour ne pas être soumis aux gaz chauds du réacteur.

Avantageusement, le refroidisseur se compose d'un convoyeur à vis dont l'entrée est adjacente à la sortie du réacteur allongé, et d'une enceinte à lit fluidisé vibrant se raccordant audit convoyeur, enceinte dont la sortie est adaptée pour accrocher un conteneur de collecte.

De préférence encore, le réacteur allongé est équipé, d'une part autour de son entrée, d'une hotte pour collecter les gaz provenant de la réaction de thermolyse, ladite hotte étant raccordée à un circuit d'aspiration, de décantation, de filtrage et de refroidissement des poussières, et d'autre part autour de sa sortie, d'une hotte d'extraction des particules ultra-fines, ladite hotte étant raccordée à un circuit de récupération comportant un cyclone et un filtre à manches. Il pourra s'avérer intéressant en particulier de prévoir que le circuit de récupération soit également raccordé en partie haute du convoyeur à vis et/ou de l'enceinte à lit fluidisé.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et du dessin annexé, concernant un mode de réalisation particulier, en référence à la figure unique du dessin qui illustre les étapes successives du procédé selon l'invention ainsi que les organes constitutifs essentiels du dispositif de mise en oeuvre.

La figure unique illustre un dispositif 100 de productions d'aciers en poudre à partir de boues d'usinage mécanique mettant en oeuvre le procédé de l'invention.

Les boues d'usinage mécanique sont amenées comme schématisé par la flèche 101 sur le site de traitement, afin d'y être traitées et mises sous la forme de poudres d'acier valorisant ainsi les déchets à traiter. Les boues à traiter subissent de préférence un tri préalable, par exemple effectué manuellement, au niveau d'un poste 102, afin de les débarrasser de tous corps étrangers, tels que pièces de tissus, restes de filtres, etc. Après ce tri, les boues constituées de particules métalliques et de fluide de coupe arrivent selon une ligne 103 dans un mélangeur-malaxeur 104 qui permet d'homogénéiser le mélange de métal et d'huile de coupe. Il est intéressant de profiter de cette étape préliminaire pour effectuer un prélèvement, qui permet de déterminer la composition de la boue d'usinage et la nature du fluide de coupe dans le lot à traiter. Cette détermination permet en effet d'affiner les conditions opératoires du traitement de thermolyse auquel vont être soumises les boues d'usinage, en particulier le champ thermique régnant à l'intérieur du réacteur de traitement, ainsi que les conditions de mouvement imprimées aux boues à traiter et de temps de passage dans le réacteur de traitement.

Les boues à traiter sont amenées par un dispositif 105, par exemple un système à lit fluidisé vibrant, à l'entrée d'un réacteur allongé de traitement 110, comme schématisé par la flèche 200. Le dispositif d'alimentation 105 déplace ainsi le produit plus ou moins vite vers le réacteur dynamique, grâce à un régulateur de vitesse ou variateur monté en tête, et le lit fluidisé garantit un dosage régulier du débit d'alimentation. Cette régulation permet de s'adapter aux différents types de boues à traiter, et le réglage sera en particulier différent selon que la boue contient une huile soluble ou une huile entière.

Le dispositif 100 comporte un organe essentiel qui est constitué par un réacteur allongé 110 dans lequel pénètrent les boues d'usinage à traiter, en l'espèce des boues déjà triées. Conformément à une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, la température régnant dans le réacteur allongé 110 est régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 600 et 7000C à une valeur de sortie située entre 70 et 1000C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les boues ainsi traitées étant récupérées sous forme de poudres à l'extrémité de sortie du réacteur.

Le dispositif illustré ici comporte un seul réacteur allongé 110, mais il va de soi que l'on pourra utiliser simultanément plusieurs réacteurs, de préférence autonomes, pour faciliter leur entretien et éviter un arrêt total de la production, avec dans ce cas une répartition des boues à traiter réalisée en sortie du mélangeur malaxeur 104.

Le réacteur allongé 110 présente une longueur prédéterminée, par exemple de 6 à 8 mètres, qui est en rapport avec la courbe décroissante de température (de l'entrée à la sortie du réacteur) , et il est équipé de sondes (ici au nombre de trois) pour contrôler la température qui y règne, au moins au niveau des zones d'entrée et de sortie dudit réacteur.

En l'espèce, le réacteur allongé 110 se présente sous la forme d'une virole cylindrique ou cylindre avec un enrobage isolant, par exemple réalisé en acier inoxydable (pour présenter une caractéristique favorable d'antipollution), cette virole étant intérieurement équipée de pales de brassage 115 soudées, qui sont orientées radialement et qui s'étendent axialement sur la plus grande partie de la longueur du cylindre. L'entrée du réacteur est notée 107 tandis que la sortie dudit réacteur est notée 109. Le réacteur allongé 110 est en outre monté tournant autour de son axe X, qui est de préférence incliné d'un angle a de l'ordre de 80, comme cela est schématisé par la flèche 202, et présente un pignon périphérique 117 qui engrène avec une roue dentée 118 calée sur l'arbre de sortie d'un groupe moto-réducteur d'entraînement associé 119. La vitesse de rotation du réacteur allongé 110 sera de préférence choisie autour de trois à quatre tours par minute lorsque le fluide de coupe comporte une huile soluble, et de cinq à six tours par minute lorsque ce fluide de coupe comporte une huile entière.

De préférence, la température régnant dans le réacteur dynamique allongé 110 décroît d'une valeur d'entrée voisine de 6500C à une valeur de sortie voisine de 900C. La température régnant dans le réacteur allongé est régulée par un flux d'air chaud à contre-courant, dont la température est voisine de 2000C. Pour réaliser ce flux à contre-courant, on pourrait utiliser un système d'injection agencé au niveau de l'extrémité de sortie 109 du réacteur.

Toutefois, on a préféré ici utiliser un autre moyen, de façon à libérer l'espace adjacent à la sortie du réacteur pour pouvoir disposer une hotte 108 d'extraction des particules ultra-fines qui sont à l'état d'envolements, et dont il est intéressant d'organiser la captation au niveau de la sortie du réacteur allongé. On a prévu à cet effet un opercule 116 monté au niveau de la sortie 109 du réacteur allongé 110, lequel opercule est ici réalisé sous la forme d'une plaque circulaire délimitant un espace annulaire de sortie 142, dont la largeur est éventuellement réglable, en restant de préférence inférieure à celle des pales 115 équipant intérieurement le réacteur allongé. Le réglage de la largeur de l'espace annulaire de sortie 142 n'est pas indispensable, mais permet cependant d'affiner la régulation du champ thermique à l'intérieur du réacteur. On pourra à cet effet prévoir un système de volets ou de diaphragme associé à la plaque circulaire 116, ces dispositifs n'étant pas représentés sur la figure. Les gaz chauds de thermolyse sont alors renvoyés, comme cela est schématisé par les flèches 210, par l'opercule 116 qui constitue ainsi un déflecteur central, pour revenir vers l'entrée 107 du réacteur allongé 110.

On trouve également, au niveau de l'entrée 107 du réacteur allongé 110, un brûleur 112 de combustible gazeux ou liquide, monté sur un support associé 113. Le brûleur 112 sera disposé de préférence de telle façon que la direction d'injection correspondante soit oblique par rapport à l'axe X, ce qui permet d'obtenir une injection de type hélicoïdal à l'intérieur du réacteur. Les boues à traiter sont ainsi amenées à l'extrémité d'entrée 107 du réacteur allongé 110 concurremment à une Injection de combustible gazeux ou liquide. Il pourra s'avérer intéressant de prévoir que le support 113 du brûleur 112 est mobile, par exemple monté pivotant autour d'un axe vertical 114, de façon à pouvoir être le cas échéant effacé, de sorte que le brûleur en position effacée n'est plus soumis aux gaz chauds du réacteur. Le mouvement du brûleur 112 sera naturellement géré par le pilote centralisant la commande générale du dispositif.

Dans la pratique, avec un réacteur allongé 110 dont le diamètre est de l'ordre de 60 à 70 cm, on pourra utiliser des pales soudées sur la longueur du réacteur, sur la quasi totalité de cette longueur, la largeur de ces pales étant de 3 à 10 cm, et de préférence voisine de 6 cm, avec une épaisseur de tôle d'environ Smm. L'opercule 116 sera alors de préférence directement soudé sur les bords d'extrémité des pales 115. Le réacteur allongé 110 est en outre incliné de quelques degrés, par exemple d'un angle de l'ordre de 80, pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur.

On a représenté ici trois sondes de températures servant à surveiller les valeurs de la température en des points critiques, c'est-à-dire une sonde 120.1 surveillant la température à l'entrée du réacteur, une sonde 120.2 à mi-longueur dudit réacteur, et une sonde 120.3 au voisinage de la sortie de ce réacteur. Les boues à traiter cheminent à l'intérieur du réacteur pour y subir le choc thermique suivi d'une thermolyse, comme schématisé par la flèche 201.

Le réglage de l'alimentation en boues d'usinage et de la vitesse de rotation du réacteur allongé 110 autour de son axe X permet de régler de façon optimale le temps de séjour du produit à traiter dans ce réacteur, ce qui permet d'être assuré de récupérer un produit constant en sortie dudlt réacteur quelle que soit la composition des boues à traiter. En particulier, si le fluide de coupe est à base d'huile entière, on procédera à une accélération du débit d'alimentation, alors qu'avec une huile soluble, on procédera à un ralentissement de ce débit. Les pales 115 ne sont pas indispensables, mais elles sont néanmoins très avantageuses pour effectuer un brassage permanent avec un retournement du produit au fur et à mesure de son avancement à l'intérieur du réacteur ceci écarte en particulier tout risque d'obtenir des oxydes métalliques, risque qui subsisterait si l'on procédait à un chauffage statique des déchets à traiter. La longueur du réacteur allongé constitue également un paramètre important, dans la mesure où une longueur insuffisante aboutirait à l'obtention en sortie d'un produit à une température n'ayant pas permis son complet traitement de thermolyse, et donc incomplètement déshydraté. La vitesse de rotation du réacteur autour de son axe constitue naturellement un paramètre essentiel dans le cadre de l'invention, car si cette vitesse est trop faible, le produit peut être oxydé ou à l'inverse mal déshydraté. La température régnant dans le réacteur allongé est en l'espèce contrôlée par les sondes 120.1, 120.2, 120.3, et il sera naturellement possible de prévoir une vérification effectuée visuellement grâce aux sondes attenantes aux réacteurs, ou encore à l'aide de capteurs infrarouges. Il convient de noter que le réacteur allongé est en outre ici ouvert aux deux extrémités, ce qui évite tout problème de pressurisation, voire d'explosion, causé par une accumulation de gaz d'hydrocarbures.

Le réacteur allongé 110 est en outre équipé, autour de son entrée 107, d'une hotte 106 pour collecter les gaz provenant de la réaction de thermolyse. Le brûleur 112 avec son support 113 sera alors de préférence monté dans l'espace intérieur 111 de cette hotte 106. Il est alors avantageux de prévoir que la hotte 106 soit raccordée à un circuit 160 d'aspiration, de décantation, de filtrage, et de refroidissement des poussières. On distingue ainsi sur la figure une conduite 127, montée en partie haute de la hotte 106, et communiquant avec l'entrée d'un aspirateur centrifuge 128, dont la sortie est branchée sur une canalisation 129, dans laquelle passent les poussières comme schématisé par la flèche 205, pour arriver à un décanteur à voie humide 130. Les gaz aspirés de la hotte 106 sont à une température voisine de 550 à 6000C, et iis sortiront du circuit 160 à une température inférieure à 800C. dans le décanteur à voie humide 130, les gaz sont dévésiculés, c'est-à-dire que l'on y sépare les poudres d'acier ultra-fines des gouttes d'eau qui les véhiculent.

Les grosses poussières peuvent aisément être collectées dans un bac de rétention (non représenté ici). En aval de ce décanteur 130, les poussières passent, comme cela est schématisé par la flèche 206, dans un filtre électrostatique 131, dont la sortie est raccordée à une canalisation 132 menant à une cheminée d'évacuation 133, l'évacuation des gaz étant schématisée par la flèche 207. En sortie du filtre électrostatique 131, les poussières sont considérablement ralenties (leur vitesse passe par exemple de 12 m/s à 2,8 m/s) et également refroidies. Le circuit 160 est ainsi capable d'enlever au moins 98 "o des particules métalliques. L'air épuré peut alors être rejeté dans l'atmosphère par la cheminée 133, en respectant les normes actuelles d'environnement.

Conformément à une deuxième étape essentielle du procédé de l'invention, les poudres récupérées en sortie du réacteur allongé 110 sont amenées dans un refroidisseur à enceinte fermée 140, pour que leur température soit progressivement abaissée au fur et à mesure de leur avancement dans le refroidisseur, en sortie duquel les poudres refroidies sont collectées dans un conteneur de réception 141.

Dans le mode d'exécution qui a été représenté ici, les poudres récupérées en sortie du réacteur allongé 110 sont refroidies en deux étapes successives, d'abord en passant dans un convoyeur à vis 122, puis en passant dans une enceinte à lit fluidisé 124. On distingue ainsi, se raccordant à la partie inférieure de la hotte de sortie 108, un convoyeur à enceinte fermée 122 dont on distingue la vis d'extraction 123. Cette vis en auge permet d'évacuer la plus grande partie de la chaleur, le complément étant dissipé à laide d'un lit fluidisé vibrant 124 prévu en aval du convoyeur 122. On a représenté schématiquement en 125 le lit fluidisé de progression des poudres récupérées, leur avancement étant schématisé par la flèche 203, pour arriver jusqu'à un orifice inférieur d'évacuation 126 sur lequel peut être monté un conteneur de collecte 141 dans lequel se déversent les poudres 150, comme schématisé par la flèche 204. L'enceinte à lit fluidisé 124 est de préférence fermée sur le dessus, et munie d'ouvertures cylindriques 138 recevant un filtre ou un média filtrant pour évacuer les calories du traitement. De même, l'enceinte du convoyeur à vis 122 pourra présenter une ouverture cylindrique d'évacuation de la chaleur 139. Pour ce qui est du conteneur 141, on pourra utiliser un conteneur métallique muni d'une vidange basse et palettisable, dont la contenance est de l'ordre d' un m3, ce qui permet de faciliter l'extraction des calories.

La hotte 108 agencée autour de la sortie 109 du réacteur allongé 110, permet d'organiser une extraction des particules ultra-fines. A cet effet, l'espace intérieur 121 de cette hotte 108, est raccordé à une canalisation 134 menant, comme schématisé par la flèche 208, à un cyclone 135, en aval duquel on trouve une canalisation 136 menant, comme schématisé par la flèche 209, à un filtre à manches 137. On réalise ainsi un circuit de récupération 161 des particules ultra-fines qui sont sous forme d'envolements dans la hotte de sortie 108. Un tel circuit de captation 161 est particulièrement avantageux, dans la mesure où il évite les dépôts de poudre, ce qui est favorable à la sécurité du personnel et à l'hygiène, et ce qui permet en plus de récupérer du produit dans le filtre à manches. On pourra d'ailleurs prévoir de raccorder au cyclone 135 précité les sorties de chaleur 138 de l'enceinte à lit fluidisé 124, et la ou les sorties de chaleur 139 du convoyeur à vis 122 (ces raccordements n'ont pas été illustrés sur la figure)
On est ainsi parvenu à réaliser un procédé et un dispositif de production de poudre d'acier à partir de boues d'usinage qui sont à la fois polyvalents, souples, et performants. A titre indicatif, un réacteur dimensionné comme indiqué ci-dessus a une capacité d'environ 70 tonnes par mois pour 8 heures par jour de travail. Le procédé peut être conçu de façon modulable, avec plusieurs réacteurs allongés, ce qui permet d'adapter le traitement en fonction des déchets à traiter et de leur quantité, en vue d'un traitement et d'une valorisation optimale de ces déchets d'usinage qui étaient jusque-là évacués sur des décharges pour y être stockés ou dans des centres d'incinération spécialisés pour en réduire le volume.

La technique proposée permet ainsi le recyclage des boues d'usinage, avec en particulier la possibilité de traiter des boues provenant de l'usinage d'aciers spéciaux contenant du tungstène, du nickel, du cobalt, du molybdène, du niobium, etc. Ceci permet de réaliser une économie substantielle sur les matières premières importées. Il sera en outre possible dans certains cas de réutiliser l'acier une fois traité par un passage au four électrique, pour le lingoter sous forme de boulets, ceci grâce au taux très faible d'oxydes métalliques que présentent les poudres traitées conformément à l'invention. Dans le cas d'une fusion, il sera préférable de mettre cette poudre d'acier sous forme de boulets pour densifier le produit (environ 2,5 fois) avec par suite une perte au feu plus faible.

La technique de traitement conforme à l'invention permet de traiter des boues d'usinage d'aciers ordinaires, d'aciers alliés ou d'aciers spéciaux, avec des fluides de coupe qui peuvent être à base d'huiles solubles et aqueuses, ou d'huiles entières. La technique de traitement selon l'invention n'occasionne aucun rejet acide, l'eau des refroidisseurs fonctionnant en circuit fermé. Les gaz en sortie de cheminée sont en outre débarrassés des poussières ultra-fines composées principalement d'acier. Les particules d'acier et d'outils d'usinage sont enfin intégralement récupérées pour y être valorisées.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'aciers en poudre à partir de boues d'usinage mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes

- les boues à traiter sont amenées à l'extrémité d'entrée d'un réacteur allongé (110), concurremment à une injection de combustible gazeux ou liquide, la température régnant dans ledit réacteur étant régulée pour décroître progressivement d'une valeur d'entrée située entre 600 et 700"C à une valeur de sortie située entre 70 et 100 C, de façon à subir un choc thermique suivi, au fur et à mesure de leur avancement, d'une thermolyse, les boues ainsi traitées étant récupérées sous forme de poudres à l'extrémité de sortie du réacteur

- les poudres récupérées sont amenées dans un refroidisseur à enceinte fermée (140 ; 122, 124), pour que leur température soit progressivement abaissée au fur et à mesure de leur avancement dans le refroidisseur, en sortie duquel les poudres refroidies sont collectées dans un conteneur de réception (141).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les boues à traiter subissent un tri préalable, suivi d'un brassage pour homogénéiser le métal et le fluide coupe de coupe récupérés, qui sont ensuite amenés à l'extrémité d'entrée du réacteur allongé (110).

3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'une extraction de poussières est prévue au voisinage de l'entrée du réacteur allongé (110), les poussières extraites étant de préférence décantées, filtrées et refroidies avant d'être évacuées.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température régnant dans le réacteur allongé (110) décroît d'une valeur d'entrée voisine de 650"C à une valeur de sortie voisine de 90 C.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la température régnant dans le réacteur allongé (110) est régulée par un flux d'air chaud à contre-courant, dont la température est de préférence voisine de 2000C.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les boues subissent un brassage permanent au fur et à mesure de leur avancement dans le réacteur allongé (110).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une captation d'envolement de particules ultra-fines est prévue au niveau de la sortie du réacteur allongé (110).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les poudres récupérées en sortie du réacteur allongé (110) sont refroidies en deux étapes successives, d'abord en passant dans un convoyeur à vis (122), puis en passant dans une enceinte à lit fluidisé (124).

9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte

- un réacteur allongé (110), équipé de sondes (120.1, 120.2, 120.3) pour contrôler la température à l'entrée et à la sortie dudit réacteur

- un brûleur (112) de combustible gazeux ou liquide, monté au niveau de l'entrée (107) du réacteur allongé (110)

- un opercule (116) monté au niveau de la sortie (109) du réacteur allongé (110) servant à générer dans ledit réacteur un flux à contre-courant d'air chaud à une température prédéterminée

- un refroidisseur (140 122, 124) à enceinte fermée monté en aval du réacteur allongé (110), et dont la sortie est agencée pour permettre une collecte des poudres refroidies à l'issue de leur passage dans ledit refroidisseur.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réacteur allongé (110) se présente sous la forme d'un cylindre de 6 à 8 mètres de long, équipé intérieurement de pales de brassage (115) qui sont orientées radialement et qui s'étendent axialement sur la plus grande partie de la longueur du cylindre, ledit cylindre étant en outre capable de tourner à une vitesse prédéterminée autour de son axe (X) par des moyens motorisés associés (119) , ledit axe étant légèrement incliné pour que la sortie du réacteur soit plus basse que l'entrée dudit réacteur.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'opercule (116) est réalisé sous la forme d'une plaque circulaire délimitant un espace annulaire de sortie (142) dont la largeur est réglable, en restant de préférence inférieure à celle des pales (115) équipant intérieurement le réacteur allongé (110).

12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le brûleur (112) est monté sur un support mobile (113), par exemple pivotant, de façon à pouvoir être le cas échéant effacé pour ne pas être soumis aux gaz chauds du réacteur.

13. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le refroidisseur (140) se compose d'un convoyeur à vis (122) dont l'entrée est adjacente à la sortie du réacteur allongé (110), et d'une enceinte à lit fluidisé vibrant (124) se raccordant audit convoyeur, enceinte dont la sortie est adaptée pour accrocher un conteneur de collecte (141).

14. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que le réacteur allongé (110) est équipé, autour de son entrée, d'une hotte (106) pour collecter les gaz provenant de la réaction de thermolyse, ladite hotte étant raccordée à un circuit (160) d'aspiration, de décantation, de filtrage et de refroidissement des poussières.

15. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que le réacteur allongé (110) est équipé, autour de sa sortie d'une hotte d'extraction des particules ultra-fines (108), ladite hotte étant raccordée à un circuit de récupération (161) comportant un cyclone (135) et un filtre à manches (137).

16. Dispositif selon les revendications 13 et 15, caractérisé en ce que le circuit de récupération (161) est également raccordé en partie haute du convoyeur à vis (122) et/ou de l'enceinte à lit fluidisé (124)