Gestion des déchets solides dans une aciérie

Gestion des déchets solides dans une aciérie

L'industrie sidérurgique en général produit de grandes quantités de déchets solides lors du traitement des matériaux par le biais de ses divers procédés. Ces déchets solides contiennent de nombreux produits de valeur, qui peuvent être réutilisés s'ils sont récupérés de manière économique. L'industrie sidérurgique à travers le monde a déjà pris un certain nombre de mesures innovantes et continue d'aller plus loin pour une utilisation à 100 % de ces déchets dans le but ultime d'améliorer l'efficacité opérationnelle et l'économie de l'industrie sidérurgique. Ces mesures réduisent non seulement le coût de l'élimination des déchets et la pollution de l'environnement, mais fournissent également une quantité substantielle de minerai de fer et de flux ainsi que des avantages en termes de taux de carburant pour le processus existant, conservant ainsi des quantités équivalentes de matières premières.

L'industrie sidérurgique est à la fois capitalistique et énergétique et ses volumes de production sont très élevés. Les chaînes de processus au sein de l'industrie sont longues. De nombreuses technologies différentes sont appliquées et l'industrie a un impact significatif sur l'environnement. L'une des principales préoccupations de l'industrie sidérurgique mondiale est l'élimination des déchets générés aux différentes étapes de la transformation. En raison de la volonté naturelle d'être rentable, il existe une tendance croissante à adopter de telles technologies de récupération des déchets qui convertissent les déchets en richesse, traitant ainsi les déchets comme des sous-produits. Cela a conduit à viser le développement de technologies zéro déchet. Les technologies développées pour convertir économiquement les déchets des aciéries en richesse offrent également de nouvelles opportunités commerciales aux entrepreneurs potentiels.

Selon la World Steel Association (WSA), l'industrie sidérurgique mondiale applique les principes de réduction, de réutilisation et de recyclage (3 'R's) de plusieurs façons, afin d'améliorer la durabilité de l'industrie. Grâce à cela, l'industrie a considérablement réduit ses besoins en matières premières. Dans les années 1970 et 1980, les aciéries modernes avaient besoin en moyenne de 1,44 tonne de matières premières pour produire 1 tonne d'acier. Avec des investissements dans la recherche, des améliorations technologiques et une bonne planification, l'industrie sidérurgique n'utilise aujourd'hui que 1,15 tonne d'intrants pour produire 1 tonne d'acier, ce qui signifie une réduction de 21 %.

De nos jours, il existe de nombreux chevauchements dans les interprétations des mots « déchets solides » et « sous-produits ». En fait, certains déchets solides de l'industrie sidérurgique sont des produits essentiels générés lors de divers traitements des matériaux dans les processus impliqués dans la production de fer et d'acier. Par exemple, jusqu'à la dernière décennie, les scories, les poussières et les boues générées par l'industrie sidérurgique étaient appelées déchets solides, mais maintenant ce terme a été remplacé par sous-produit pour ces déchets. En raison de la réutilisation intensive des déchets, certains des déchets solides sont de plus en plus appelés « sous-produits ».

  Selon la WSA, les coproduits récupérés (un terme utilisé de manière interchangeable avec les sous-produits) peuvent être recyclés pendant le processus de fabrication de l'acier ou vendus pour être utilisés par d'autres industries. L'utilisation de coproduits soutient la durabilité de l'industrie sidérurgique. Il évite l'enfouissement des déchets, réduit les émissions de CO2 et contribue à préserver les ressources naturelles. La vente de coproduits est également économiquement durable. Il génère des revenus pour les producteurs d'acier et constitue la base d'une industrie mondiale lucrative. Certains producteurs d'acier font état d'un taux d'utilisation et de recyclage des coproduits pouvant atteindre 99 %. Les principaux coproduits de la production de fer et d'acier brut sont les scories, les poussières, les ferrailles et les boues.

L'élimination des déchets solides générés par les procédés de l'industrie sidérurgique est la principale préoccupation. Par conséquent, la philosophie Réduire, Réutiliser et Recycler (3 R) et une gestion efficace des déchets doivent être adoptées par l'industrie sidérurgique.

Voici les principaux déchets solides/coproduits/sous-produits dans divers processus de production de l'industrie sidérurgique.

  Fabrication de coca

Les principaux déchets solides générés lors de la production de coke métallurgique sont la poussière de charbon, la poussière de coke, les boues de goudron et les boues acides. La poussière de charbon est recyclée à travers le mélange de charbon. La poussière de charbon peut également être recyclée avec la poussière de coke en les ajoutant au mélange de charge d'agglomération. Des boues de goudron sont ajoutées au mélange de charbon pour améliorer sa densité. Les boues acides doivent être neutralisées avant leur élimination.

  Fabrication d'aggloméré

Les déchets solides générés lors de la fabrication de l'aggloméré sont des poussières et des boues. Les poussières sont générées au niveau des planchers de construction des machines d'agglomération, des cyclones et de l'ESP (électrofiltre). Les boues sont générées au niveau du clarificateur de la station d'épuration. Ces poussières et boues sont riches en fer (Fe) et contiennent une bonne quantité de chaux (CaO), de magnésie (MgO) et de carbone (C). Ces matériaux sont de très bons matériaux pour le recyclage dans la fabrication d'agglomérés. Ces matériaux sont soit mélangés à des fines de minerai de fer, soit briquetés pour être recyclés.

  Usine de granulés

Les principaux déchets solides générés dans l'usine de granulés sont les poussières et les granulés verts sous-dimensionnés. Ces deux éléments sont recyclés dans le matériau d'alimentation en granulés.

  Fabrication de fer en haut-fourneau

Les déchets solides générés pendant le processus de fabrication du fer du haut fourneau (BF) sont les poussières, les criblures de charge à l'entrepôt, le bourrage de coulée, la boue de l'atelier de coulée, les scories de haut fourneau, la poussière de combustion, la poussière ou les boues de GCP, les déchets réfractaires et le métal chaud. (HM) crâne de louche.

Les poussières et les criblures de charge sont recyclées dans la fabrication d'agglomérés. Les confitures de canaux de fonderie sont soit vendues comme ferraille pour refusion, soit recyclées dans l'atelier de fusion de l'acier. La boue de la fonderie est déversée comme matériau de remblai.

La plupart des scories liquides BF sont granulées et vendues aux fabricants de ciment pour la fabrication de ciment de laitier BF. Une petite quantité de scories BF est refroidie à l'air. Les scories BF refroidies à l'air sont soit déversées dans des décharges, soit utilisées pour la réparation des routes dans l'aciérie. Dans les deux cas, la contamination ferreuse des scories est séparée et vendue pour être refondue.

La poussière de combustion et la poussière sèche GCP (en cas de nettoyage à sec des gaz) sont recyclées dans la fabrication d'agglomérés. Les boues humides GCP (en cas d'épuration des gaz par voie humide) provenant du clarificateur sont séchées et sont soit mélangées avec les fines de minerai de fer dans le parc à matières premières, soit briquetées et recyclées dans la fabrication d'agglomérés.

Les déchets réfractaires de l'atelier de réparation de poches sont vendus et sont utilisés par le fabricant de réfractaires dans la fabrication de mortiers. Le crâne de poche HM est cassé soit en laissant tomber du poids, soit en crevant et le crâne cassé est vendu comme ferraille ou utilisé dans un atelier de fusion d'acier.

  Fabrication du fer par réduction directe

Au cours du processus de fabrication du fer par réduction directe, les principaux déchets solides sont le charbon (dans le cas d'usines utilisant une technologie à base de charbon), les poussières (charbon et fer), le DRI sous-dimensionné (fer réduit directement) et les rejets DRI. Le charbon est utilisé dans les centrales électriques captives comme combustible pour la chaudière. Les poussières de charbon et de fer sont utilisées dans les installations d'agglomération. La poussière de charbon peut également être utilisée dans la chaudière. La poussière de fer peut également être vendue aux cimentiers. Le DRI sous-dimensionné est briqueté et utilisé avec le DRI dans un atelier de fusion d'acier. Les rejets DRI sont recyclés dans le processus.

Cochon moulé

Lors de la coulée de métal chaud, des déchets tels que le bourrage de plaques, le bourrage de canaux et les boues de chaux sont générés. Les confitures de plaques et de glissières sont vendues comme ferraille après traitement. Les boues de chaux sont utilisées à des fins de neutralisation.

  Fabrication d'acier à l'oxygène de base

  Les principaux déchets de la fabrication de l'acier BOF sont les scories de convertisseur, les déchets, les déchets réfractaires, les boues de convertisseur et les boues de l'usine d'épuration des gaz (GCP). À l'exception des boues GCP, tous les autres déchets sont généralement générés à l'état mélangé, ce qui signifie qu'au cours de la génération, un déchet est contaminé par d'autres déchets. Le tri est donc une étape très importante pour le recyclage des déchets de la sidérurgie.

Les boues humides GCP du clarificateur sont séchées et sont soit mélangées avec les fines de minerai de fer dans le parc à matières premières, soit briquetées et recyclées dans la fabrication d'agglomérés.

Le laitier de convertisseur après élimination des déchets est recyclé dans le mélange d'agglomération en remplacement du calcaire. Le laitier de convertisseur est également utilisé dans la réparation des routes, pour le ballast des voies ferrées et comme conditionneur de sol.

Les déchets retirés des scories du convertisseur ainsi que de la boue sont recyclés dans le convertisseur à des fins de refroidissement. La ferraille d'acier est également générée lorsqu'il y a une poche ou un convertisseur, bien que ce phénomène soit très rare.

Les déchets de fumier du convertisseur et les déchets réfractaires sont éliminés et le reste est utilisé pour l'enfouissement.

Les déchets réfractaires sont généralement de deux types. Le premier type est celui qui sort du revêtement de convertisseur utilisé et se compose principalement de réfractaires de carbone et de magnésium. La plupart de ces réfractaires non contaminés sont utilisés dans le convertisseur pour le ragréage du fond. Le deuxième type est constitué par les déchets réfractaires de poche. Si ces déchets sont basiques, ils sont traités de la même manière que les déchets réfractaires des convertisseurs. Dans le cas où ils sont en alumine, les déchets réfractaires sont utilisés pour la fabrication de mortier.

  Aciérie électrique

Les principaux déchets de la sidérurgie électrique sont les EAF (four à arc électrique), la poussière GCP, les scories, les déchets et les déchets réfractaires. Les réfractaires de déchets de carbone de magnésie sont utilisés comme conditionneur de laitier dans l'EAF.

Le laitier de four à arc électrique (EAF) en raison de sa cristallinité élevée et de sa forte teneur en fer n'a actuellement aucune méthode bien établie pour son recyclage potentiel. L'indice de basicité (BI) du laitier est généralement compris entre 1,2 et 1,8, ce qui relève du groupe Merwinite à faible hydraulique. De plus, l'indice de broyabilité, qui est une mesure de l'énergie nécessaire pour broyer un matériau particulier à une taille donnée, est élevé en raison de la forte teneur en oxyde de fer. Cela rend le broyage et le traitement ultérieurs des scories EAF gourmands en énergie. Le laitier a été utilisé comme agrégat efficace pour la construction de routes. Des carreaux de céramique vitrifiés ont également été développés à partir du laitier EAF.

Diffusion continue

Les principaux déchets générés dans le processus de coulée continue sont le tartre de coulée continue, les déchets réfractaires, les déchets, les scories et la boue. Ici aussi, les déchets sont générés à l'état mélangé et le tri est nécessaire comme première étape pour séparer les différents types de déchets.

La calamine de coulée continue est recyclée dans une usine d'agglomération. La ferraille est recyclée dans la fabrication de l'acier. D'autres déchets sont utilisés comme décharge.

  Laminoirs

Les principaux déchets solides générés dans les laminoirs sont la calamine, les déchets réfractaires du four de réchauffage et les rebuts.

La calamine est recyclée dans une usine d'agglomération. La ferraille est recyclée dans un atelier de fusion d'acier. Les déchets réfractaires selon l'état sont soit destinés à la fabrication de mortier, soit mis en décharge.

  Calcination à la chaux

Les déchets solides générés à l'usine de calcination sont les criblures de calcaire et de dolomie, la poussière de chaux et les fines de chaux. La poussière de chaux et les fines de chaux sont briquetées et recyclées soit dans une usine d'agglomération, soit dans un atelier de fusion d'acier. Les criblures de calcaire et de dolomie sont recyclées dans l'usine d'agglomération.

  Centrale thermique

Les principaux déchets solides générés à la centrale électrique sont les cendres volantes et les cendres résiduelles. Les cendres volantes sont utilisées dans la production de ciment. Dans certaines usines, la cendre est envoyée dans le bassin à cendres. Les cendres récupérées du bassin à cendres sont utilisées pour élever la hauteur de la digue du bassin à cendres.

  Gestion des déchets solides

La gestion des déchets solides comprend la génération, la prévention, la caractérisation, la surveillance, le traitement, la manipulation, la réutilisation et l'élimination des résidus. Cela nécessite une nouvelle attitude des employés et de la direction. La pensée traditionnelle place toute la responsabilité sur quelques experts qui en ont la charge. Le nouvel objectif est de rendre la gestion des déchets responsable pour chaque employé. L'importance de la gestion des déchets solides est ce que les gestionnaires et les travailleurs orientés vers la production doivent apprendre. Pour une gestion efficace des déchets solides, leur participation et leur coopération sont cruciales.

De plus, l'engagement de la direction est nécessaire et vital pour la réussite d'un programme de gestion des déchets. La direction peut démontrer son engagement en formant les employés aux techniques de gestion des déchets, en encourageant les suggestions des employés, en fournissant des ressources pour les activités des 3 R, et  en mesurant et en surveillant la production et le recyclage des déchets.

L'objectif ultime de la gestion doit être le zéro déchet solide de l'usine. Pour cela, le suivi et les améliorations continues sont cruciaux. La mesure et le reporting de la réduction des déchets et la réalisation des objectifs de réduction des coûts sont également utiles pour améliorer les résultats de travail et le développement durable de l'aciérie.

3 'R's de la gestion des déchets solides est illustré à la Fig 1

Fig 1 3 "R" de la gestion des déchets solides