5. Résumé des measures 55








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Partie III Catégorie de source (b):

Les procédés thermiques dans l’industrie métallurgique autres que ceux mentionnés dans l’Annexe C, Partie II

VI. B. Procédés thermiques dans l’industrie métallurgique autres que ceux mentionnés dans l’Annexe C, Partie II

Table des matières

Tableaux 4

(IV) Production d’acier secondaire 41

1. Description de procédé 41

1.1 Description générale de procédé 41

1.2 Charge du four 42

1.3 Le four à arc électrique 43

2. Sources de produits chimiques inscrits à l’Annexe C de la Convention de Stockholm 45

2.1 Emissions 45

2.1.1 Formation de PCDD/PCDF 45

2.1.2 Etudes sur les PCDD/PCDF dans les fours à arc électrique 48

2.1.3 Revue de la chimie de combustion des arcs électriques, et de la formation des PCDD/PCDF 49

2.2 Rejets de PCDD/PCDF par les déchets solides et les eaux usées 50

4. Mesures primaires et secondaires 51

4.1 Mesures primaires pour les émissions 52

4.3 Mesures primaires et secondaires pour les déchets solides et les eaux usées 54

5. Résumé des measures 55

6. Niveaux de performance associés aux meilleures techniques disponibles 59

Références 60

1. Description de procédé 61

2. Sources des produits chimiques inscrits à l’Annexe C de la Convention de Stockholm 64

2.1 Rejet vers l’air 64

2.1.1 Information générale sur les émissions venant de procédés de fusion de métaux de base 64

“Les problèmes principaux dans la production de la plupart des métaux non ferreux à partir de matières premières primaires, sont les émissions possibles dans l’air de poussières et de métaux/substances métalliques, et aussi de dioxyde de soufre si l’on effectue des grillages et la fusion de concentrés aux sulfures, ou si l’on utilise des combustibles contenant du soufre, ou d’autres matériaux. Le captage du soufre, et sa conversion ou élimination, sont donc des facteurs importants dans la production de métaux non ferreux. Les procédés pyro-métallurgiques sont des sources potentielles de poussières, de fumées fugitives, ainsi que de métaux venant des fours, des chenaux et des poches, pendant le transfert de métaux en fusion” (European Commission 2001). 64

2.1.2 Emissions de PCDD et PCDF 64

2.2 Rejets vers d’autres milieux 65

3. Procédés alternatifs pour la fusion de métaux de base 66

4. Mesures primaires et secondaires 66

4.1 Mesures primaires 66

4.1.3 Contrôle effectif du procédé 67

4.1.4 Utilisation de la technologie flash pour la fusion 67

4.1.5 Optimisation de la teneur en SO2 pour la fixation du soufre 68

4.2 Mesures secondaires 68

4.2.1 Lavage haute efficacité des gaz et conversion de SO2 en acide sulfurique 68

4.2.2 Captage des fumées et des gaz 69

4.2.3 Extraction haute efficacité des poussières 69

5. Recherche récente 69

6. Résumé des mesures 70

7. Niveaux de performance associés aux meilleures techniques disponibles 73

Références 73

Autres sources 74

Tableaux

Tableau 13. Mesures pour les nouveaux fours à arc électrique 55


  1. Production de plomb secondaire


Résumé
La fusion du plomb secondaire concerne la production de plomb et d’alliages de plomb, provenant principalement des batteries automobiles usagées et d’autres sources de plomb usagé (tuyaux, soudures, crasses, feuilles de plomb). Les procédés de production comprennent le prétraitement des déchets, la fusion, puis l’affinage. Des combustions incomplètes, des teneurs élevées en huile, des plastiques et autres matériaux organiques dans les matières d’apport, comme des températures insuffisamment élevées entre 250 et 500°C, peuvent mener à la production des produits chimiques inscrits à l’Annexe C de la Convention de Stockholm.
Les meilleures techniques disponibles comprennent l’emploi de matières sans plastiques, ni huiles, des températures de traitement supérieures à 850°C, une collecte efficace des gaz, des post brûleurs plus une trempe rapide, une adsorption sur charbon actif et des filtres à poussières en tissu.
Les niveaux de performance associés aux meilleures techniques disponibles pour les fonderies de plomb secondaire sont < 0,1ng I-TEQ/Nm3 (à des concentrations opérationnelles pour l’oxygène).


  1. Description de procédé


Le résumé qui suit est extrait de : EPA 1986. La Figure 1 résume le procédé sous forme schématique.

«  Les fonderies de plomb secondaires produisent du plomb et ses alliages à partir de ferrailles contenant du plomb. Plus de 60% du plomb recyclé provient des batteries d’automobiles. Les autres sources sont principalement des masses d’équilibrage de roues, des tuyaux, des soudures, des crasses et des feuillards.
La fonderie de plomb secondaire se décompose en trois étapes principales: le prétraitement des déchets, la fusion et l’affinage. Le prétraitement consiste à retirer partiellement les contaminants métalliques et non-métalliques présents dans les déchets et les résidus. Les étapes de prétraitement de ces matériaux incluent la casse des batteries, leur broyage et l’élimination des liquides ; ces opérations sont suivies d’une séparation manuelle du plomb et des matières non métalliques. Ce déchet de plomb trié est alors passé dans un four à réverbère ou dans un four rotatif, à chauffage au gaz ou au fioul, pour séparer le plomb des métaux à plus haut point d’ébullition. Des fours rotatifs sont généralement utilisés pour traiter les déchets et résidus à faible teneur en plomb, alors qu’on emploie les fours a réverbère pour les lots riches en plomb. Le plomb partiellement purifié est régulièrement extrait de ces fours pour la suite du cycle, dans des fours de fusion ou dans des fours à creuset.
La fusion donne du plomb, tout en le séparant le plomb des contaminants métalliques ou non métalliques, et en réduisant les oxydes en plomb brut. Cette fusion est effectuée dans des hauts fourneaux, dans des fours à réverbère et dans des fours rotatifs. Dans les hauts fourneaux on charge : des ferrailles déjà prétraitées, des scories à retraiter, des crasses recyclées, des poussières et de la chaux. La chaleur nécessaire pour fondre le plomb est produite par la réaction du coke chargé et de l’air insufflé dans le four. Une partie du coke brûle et fait fondre la charge, alors que le reste réduit les oxydes en plomb de base. Lorsque la charge fond, la chaux et le fer flottent à la surface du bain et forment un fondant qui retarde l’oxydation du plomb. Le plomb fondu coule alors dans une cuve à un débit presque constant.
L’affinage et la coulée du plomb brut depuis le four de fusion impliquent des étapes de ramollissement du plomb, de mise en alliage et d’une oxydation, suivant le degré de pureté ou du type d’alliage souhaité. Ces opérations peuvent être faites dans des fours à réverbère, toutefois des fours du type à cuve sont le plus souvent employés. Dans les fours qui servent à réaliser les alliages, le plomb est fondu et mélangé aux éléments d’alliage : l’antimoine, l’étain, l’arsenic, le cuivre et le nickel sont les matières les plus courantes. Les fours d’oxydation, qu’il s’agisse de fours à cuve ou à réverbère, sont employés pour oxyder le plomb et entraîner les oxydes de plomb dans le courant d’air de la combustion pour qu’ils soient récupérés dans des filtres à manches efficaces ».
Figure 1. Fusion du plomb secondaire


Source EPA 1986


  1. Sources des produits chimiques inscrits à l’Annexe C de la Convention de Stockholm


La formation de produits chimiques inscrits à l’Annexe C de la Convention de Stockholm peut résulter de la présence de combustibles imbrûlés et de composés organiques réagissant avec des composés contenant du chlore, dans des zones de températures situées entre 250 et 450°C.


    1. 2.1 Information générale sur les émissions des fonderies de plomb secondaire


Les émissions dans l’air provenant des fours de fusion du plomb peuvent sortir par les cheminées, ou en tant qu’émissions fugitives, selon la vétusté de l’usine ou de la technologie employée. Les principaux contaminants sont le dioxyde de soufre (SO2), d’autres composés de soufre et de vapeurs acides, des oxydes d’azote (NOx), des métaux (principalement du plomb) et leurs composés, des poussières et des traces de dibenzo-p-dioxines polychlorées (PCDD) et de dibenzofuranes polychlorés (PCDF). Le SO2 est capté et transformé en acide sulfurique dans les usines produisant des acides. Les émissions fugitives de SO2 peuvent être contrôlées grâce à une bonne extraction et des fours fermés. Les NOx peuvent être réduits en utilisant des brûleurs à faible émission de NOx ou à oxy-fuel. Les particules fines sont captées grâce à des techniques haute efficacité comme les filtres en tissu, puis recyclées dans le cycle de production. (European Commission 2001, p.359-368).


    1. 2.2 Emissions de PCDD/PCDF dans l’air


Les PCDD/PCDF sont formés pendant la fusion des métaux de base, par une réaction de produits de combustion incomplète, de contaminants organiques et chlorés imbrûlés, normalement par une synthèse de novo dans la zone de refroidissement du four, à des températures situées entre 250 et 450°C.
Le procédé est décrit dans European Commission 2001, p.133.
« Les PCDD/PCDF ou leurs précurseurs peuvent être présents dans quelques matières premières et il y a une possibilité de synthèse de novo dans les fours ou dans les systèmes de réduction. Les PCDD/PCDF sont adsorbés facilement sur les matières solides et peuvent être captés par tout milieu environnemental tel que la poussière, les solides issus des épurateurs, et les poussières des filtres.
La présence d’huiles et d’autres matières organiques dans les ferrailles, ou d’autres sources de carbone (combustibles partiellement brûlés, réducteurs comme le coke) peuvent produire de fines particules de carbone qui réagissent avec les chlorures inorganiques ou avec le chlore lié à des composés organiques, dans une fourchette de température située entre 250 et 500°C, produisant alors des PCDD/PCDF. Cette réaction est appelée « synthèse de novo » et est catalysée par la présence de métaux comme le cuivre ou le fer.
Bien que les PCDD/PCDF soient détruits à haute température (au dessus de 850°C) en présence d’oxygène, la synthèse de novo est encore possible lorsque les gaz sont refroidis pendant leur passage à travers la « fenêtre de reformation ». Cette fenêtre peut être présente dans les systèmes de réduction de la pollution, et dans les zones plus froides d’un four, par exemple, dans la zone de chargement. Le soin apporté à la conception des systèmes de refroidissement pour limiter les temps de passage dans cette fenêtre sera déterminant pour empêcher la synthèse de novo. »



    1. 2.3 Rejets vers d’autres milieux



    2. L’utilisation de systèmes de lavage à voie humide peut conduire à la production d’effluents liquides et de résidus solides susceptibles de contenir des substances listés en Annexe C. Les particules extraites à sec contiendront des substances listées à l’Annexe C. Toutes devront être traitées ou éliminées de manière appropriée.




  1. Procédés recommandés


Des variations dans les matières à traiter et la qualité du produit à obtenir influencent la configuration et la conception du procédé. Ces procédés devraient être appliqués en combinaison avec un bon contrôle du procédé, une collecte des gaz et des systèmes de réduction de la pollution. Les procédés considérés comme les meilleures techniques disponibles comprennent les hauts fourneaux (avec un bon système de contrôle), le four ISA Smelt/Ausmelt, le four rotatif à soufflage par le haut, le four électrique et le four rotatif (European Commission 2001, p.379).
Le four à arc électrique immergé est un four étanche utilisé pour les matériaux mixtes à base de cuivre et de plomb. Il est plus propre que les autres procédés pour autant que son système d’extraction des gaz soit bien conçu et bien dimensionné (European Commission 2001, p.395).

« L’injection de matière fine par les tuyères du haut fourneau a été employée avec succès, et permet de réduire les manipulations de matériaux poussiéreux, ainsi que l’énergie nécessaire pour renvoyer les fines dans des usines de frittage ». (European Commission 2001, p.404).

Cette technique réduit les émissions de poussière au cours du chargement et réduit donc les rejets de PCDD/PCDF, par adsorption sur les matières en particules fines. 
Il n’y a pas d’information disponible sur des procédés alternatifs relatifs aux fonderies de plomb secondaire. 


  1. Mesures primaires et secondaires


Les mesures primaires et secondaires de réduction et d’élimination des PCDD/PCDF sont présentées ci-dessous.


    1. 4.1 Mesures primaires


Ces mesures sont considérées comme des mesures de prévention pour réduire ou éviter la génération et le rejet de polluant organiques persistants. Les mesures possibles comprennent :


      1. 4.1.1 Tri préalable des matières rentrantes


Les déchets devraient être triés et prétraités pour retirer les composés organiques et les plastiques, afin de réduire les possibilités de formation de PCDD/PCDF, en raison de combustion incomplète ou en raison de synthèse de novo. Il faut éviter de charger des batteries telles quelles ou ayant été mal séparées. Le stockage des matières à charger, la manutention et les techniques de prétraitement seront déterminées selon les dimensions, la nature des produits et leur niveau de contamination et de métal contenu.
Le concassage et le broyage, en association avec des techniques de séparation par densité ou pneumatiques, peuvent être employés pour retirer les plastiques. On peut retirer l’huile avec des techniques thermiques ou de déshuilage pour enlever les revêtements. Ces dernières opérations pour éliminer l’huile devraient être suivies par une post-combustion détruisant toute matière organique dans les gaz produits (European Commission 2001, p.232).


      1. 4.1.2Contrôle efficace du procédé


Des systèmes de contrôle de procédés devraient être utilisés pour maintenir la stabilité du procédé et pour travailler à des niveaux de paramètres qui contribueront à la diminution de la génération des PCDD/PCDF, en maintenant la température des fours au dessus de 850°C pour détruire les PCDD/PCDF. Idéalement, les émissions de PCDD/PCDF devraient être contrôlées en continu pour assurer la réduction des rejets. Un échantillonnage en continu des émissions de PCDD/PCDF a été expérimenté dans quelques secteurs (par ex. incinérateurs de déchets) mais la recherche continue à ce sujet. En l’absence d’un tel contrôle en continu, d’autres variables comme la température, le temps de résidence, la composition des gaz et le contrôle des fumées captées devraient être contrôlées et maintenues afin d’établir des conditions opératoires optimales visant à réduire les PCDD/PCDF. Comme les installations diffèrent énormément, ces variables à suivre demanderaient à être fixées sur des bases spécifiques pour le site en question.
« Il faut faire particulièrement attention à la mesure et au contrôle de la température des fours et des cuves utilisés pour la fusion des métaux dans ce groupe, de telle manière à réduire ou à éviter la formation de fumées » (European Commission 2001, p.390).

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