Recyclage des metaux non-ferreux - Fiche N°13 (page 17 à 33)

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Recyclage du plomb - La filière des Déchets d'Equipement Electriques et Electroniques (DEEE)- ...

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Publié le 13 décembre 2011
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Langue Français
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Fiche no1333/714Recyclage du plombRECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUX4.1Risques liés Dans nos régions cibles, l'activité de récupération du plomb repose au recyclage essentiellement sur le gisement constitué des batteries de véhicules informel automobiles et de poids lourds.Oxyde et sulfate de plombPlomb (métal)InertsPlastiquesElectrolyte (acide sulfurique)Figure 5: Coupe schématique d'une batterie de véhicule automobile et diagramme de sa composition chimiqueCes batteries sont composées d'une série de plaques positives et négatives en alternance, isolées par des séparateur et les éléments de batterie sont reliés par un connecteur métallique qui conduit l’électricité d’un élément à l’autre.Une batterie est en général constituée de 17% de plomb (métal) 50% d'oxyde et sulfate de plomb, 24% d'électrolyte (Acide sulfurique diluée), 5% de plastiques et enfin 4% d'inertes.Les électrodes sont composées d'oxydes de plomb. La cathode est composée de sulfate de plomb et les anodes d'un alliage de plomb qui peut comprendre de l'antimoine (majoritaire), du calcium, de l'arsenic, du cuivre, de l'étain et du sélénium.En ce qui concerne les filières de recyclage on distingue généralement deux cas de figure, les opérateurs informels et les PME industrielles qui ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/81RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXvont jusqu'à produire des batteries neuves à partir de matériaux recyclés. Dans les deux cas, et sans présumer d'une intégration verticale complète, le process s'articule en 5 grandes étapes :ŸLa collecte des batteries,ŸLa vidange de l’acide contenu dans les batteries,ŸLe broyage et la séparation des composants,ŸLa désulfuration et la neutralisation avec production de Na2SO4, ŸLa fusion et le raffinage.Les risques environnementaux inhérents à cette activité s'analysent spécifiquement pour chaque étape du process et les unités informelles sont particulièrement sujettes à ces risques. Pour les opérateurs informels, l'activité commence par la recherche des batteries dans les garages, auprès des mécaniciens aux alentours du site de transformation. La tendance actuelle semble être le stockage chez les garagistes et surtout chez les revendeurs de batteries qui trouvent un intérêt économique certain à revendre ces déchets sur le marché national ou international du recyclage des MNF. Malgré cette tendance au regroupement pour l'export les filières locales de transformation en lingots de plomb brut (non affiné et non désulfuré) continuent de fonctionner.ŸLe premier geste du collecteur est de vidanger l’acide contenu dans les batteries, souvent là où il les trouve sans égard aucun pour l'environnement récepteur (sol, milieux humides, canaux pluviaux ...). Les risques de brûlure par contact sont réels et la pollution avérée du fait du caractère corrosif de l'électrolyte, de son contenu en particules solubles et en poussières de plomb.ŸUne fois la batterie rendue sur le site de recyclage, elle est éventrée avec des outils rudimentaires et on procède manuellement à séparer les grillages de plomb du papier cartonné ou des autres éléments. ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/91RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXFigure 6: Dépôt de plaques de batteries après extraction par un opérateur du secteur informel ŸEnsuite, les grilles de plomb sont nettoyées pour enlever toute trace d’impureté. Les déchets solides et les effluents résultant de cette opération de nettoyage sont des déchets spéciaux hautement toxiques mais au mieux ils suivent la filière des DMA et sont conduits en dépôt ou décharge.ŸLes grillages de plomb nettoyés sont mis dans un récipient et fondus à des températures élevées. Le carburant utilisé pour cette opération du fusion est un mélange fait de bois, des carcasses en plastique issues des batteries et d’autres matériaux en plastiques provenant des DMA. ŸPour optimiser la combustion, il n'est pas rare que de l’huile de vidange soit ajoutée à ce mélange ce qui contribue à en accroître le potentiel d’émission de PCDD/PCDF. L'opération de fusion est réalisée à l'air libre ou sous auvent et il n'existe pas de système de traitement des fumées de combustion et des vapeurs de fusion ce qui entraîne un rejet atmosphérique direct.ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/02RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXQuand les scories de combustion et les déchets plastiques sont laissés sur place, ils créent une zone de lixiviation puissante qui génère des dépôts de métaux lourds en sols. Le transport des résidus de plomb métallique, d'oxydes et de sulfates de plomb en sols est lent et les mécanismes d'oxydoréduction minéraux sont peu efficaces. Par contre certaines plantes sont pollutolérantes (comme les sphaignes en milieu humide et certains tubercules) et les colloïdes de plombs sédimentent très vite en milieux humides ce qui rend possible la bioaccumulation de ce métal toxique.Figure 7: Débris de plomb et de plastiques après démontage des batteriesŸEnfin, la dernière phase consiste à nettoyer le plomb dans le récipient avec de l’eau et à sortir le lingot grossier ainsi obtenu. Le plomb est vendu localement autour de 0,3 € par kilogramme. ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/124.2Procédés rationnels de recyclage du plombRECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXLes pêcheurs traditionnels font partie des acheteurs réguliers et ils ont pour habitude de transformer ces lingots par fractionnement et parfois par fusion et moulage afin de fabriquer les plombées destinées à lester les filets et lignes de pêche. A ce stade, les eaux de refroidissement et de lavage des lingots sont rejetées directement dans le milieu naturel et accroissent encore le taux de pollution des sols.Pour conclure sur cette analyse sommaire des pratiques informelles, il faut noter que si le process est simple et non investissant, la qualité du produit est faible, comparée à celle des produits industriel, et surtout il faut souligner que le coût environnemental est élevé tant pour les milieux naturels que pour les opérateurs qui sont très fortement exposés au risque de contracter un syndrome de saturnisme, une encéphalopathie et des lésions rénales. Les unités industrielles et les PME qui pratiquent le recyclage du plomb suivent globalement les mêmes étapes que les recycleurs du secteur informel mais avec des technologies bien moins dommageables à l'environnement et aux opérateurs. ŸTout d'abord les batteries sont collectées pleines, dans des bacs spéciaux palettisables et étanches afin de contenir les éventuels déversements d'acides. La vidange de l'acide sulfurique (H2SO4) se fait par déversement dans un réservoir adapté surmonté d'une grille où les batteries demeurent jusqu'à égouttage complet. Ces électrolytes sont ensuite filtrés et titrés, afin d'être soit écoulés en tant qu'intrants industriels soit ré-enrichis pour former des électrolytes neufs.ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/22RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXFigure 8: Collecte de batteries usagées dans des bacs palettisables étanchesŸLa seconde opération consiste en un broyage et un tri semi mécanisé. Il faut en effet savoir que depuis la fin des années 1970, les bacs et couvercles des batteries de démarrage, traditionnellement fabriqués en ébonite, sont de plus en plus fabriqués en polypropylène. Le broyage lui même comporte généralement deux phases:ŸDilacération et séparation des macro particules de plastique et autres indésirables;ŸBroyage fin et tri des particules plastiques et autres indésirables.Le tri est pneumatique ou hydraulique et permet de récupérer une grande partie des matières plastiques sous forme de flocons réutilisables (Le PP des enveloppes et le PVC des séparateurs).Les opérations de broyage et de tri sont relativement simple à mettre en oeuvre mais le cœur du procédé qui repose sur le traitement de la pâte (désulfuration / neutralisation) et sur la Fusion / Affinage relève d'une technologie à investissement significatif et nécessitant une excellente maîtrise technique et des dispositif de mesure sophistiqués.Il faut noter que la désulfuration de la pâte en préalable à la fusion permet d'éviter le rejet de gaz à composés soufrés et simplifie ainsi le traitement des fumées.Lors de la troisième opération, les grilles des électrodes, les oxydes de Pb et le sulfate de Pb qu'elles contiennent, ainsi que les amenées de courants en Pb vont être traités avant l'affinage par fusion. ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/32RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXEn effet, le soufre contenu dans la pâte doit être éliminé pour réduire les émissions de soufre durant la fusion. L'étape de désulfuration comprend les réactions suivantes selon la base ajoutée :DŸésulfuration :Pb SO4 + 2 Na OH   Pb(OH)2 + Na2 SO4 uoPb SO4 + Na2 CO3   Pb CO3 + Na2 SO4NŸeutralisation :H2 SO4 + 2Na OH  2H2O + Na2 SO4 uoH2 SO4 + Na2 CO3  H2O + CO2 + Na2 SO4Au cours de la quatrième et dernière opération, la pâte désulfurée est dirigée vers la fonderie et le raffinage. La transformation consiste en un premier temps en une réduction des oxydes de plomb dans un four rotatif à 950°C (parfois en présence de coke à des températures plus basses). Le plomb obtenu est surtout un alliage Plomb-Antimoine dont la composition est ajustée avant la coulée en lingot. Ce type d'alliage appelé "plomb dur" est utilisé pour la fabrication des grilles d'électrodes et des connections internes et externes. L'antimoine a été ajouté au plomb pour limiter la corrosion des grilles et augmenter la durée de vie des accumulateurs. Le retitrage par addition d'alliages mères s'effectue dans des cuves hémisphériques de grande contenance munies de systèmes de collecte de fumées. Les fumées sont filtrées, puis l'air dépollué est rejeté dans l'atmosphère. Les traitements réalisés produisent des résidus et des cendres d'affinage qui sont entièrement recyclés dans les charges plombeuses du four rotatif.Leur quantité représente 8 à 10% du poids de métal traité.Le métal affiné et retitré est ensuite pompé vers une chaîne de lingotage ou un carrousel pour être conditionné sous forme de lingots d'une trentaine de kilos ou de blocs d’une tonne.ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/42RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXFigure 9: Une coulée de plomb en fusionOn peut simplifier le bilan de cette technologie dans le tableau suivant:PRODUITQUALITE PRODUIT FINALGrilles et amenées de courant Métaux presque pursMétal >96% Pb et alliages Pb/SbPâte désulfurée Soufre résiduel Soufre <0.3% Plomb douxPolypropylènePP Pureté 98-99%  Polypropylène recyclé Pb<1000 ppmEbonite et séparateurs Faible taux de plomb Combustible ou déchets à mettre en décharge Ca SO4 hydraté A mettre en décharge ElectrolyteCristaux de Na2 So4Recyclable pour la production de détergentsTableau 1: Bilan technologique de la filière industrielle de recyclage du plomb ProGeCo | ReCoMaP
5Fiche no133/523RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXIl convient de ne pas fondre le plomb récupéré, et en particulier les batteries, à ciel ouvert, mais uniquement dans des fonderies spéciale-ment équipées. Les ouvriers doivent porter des équipements de protection individuelle, tels que des masques faciaux agréés. Ils doivent également changer de vêtements et se doucher à la fin de leur journée de travail, de manière à ne pas emporter avec eux des poussières de plomb à leur domicile.La filière des Déchets d'Equipement Electriques et Electroniques (DEEE)Cette dernière catégorie de déchets est relativement peu présente dans les gisements des régions cibles de ReCoMaP, comparativement aux productions de déchets des pays industrialisés et avancés, mais il est inéluctable que son volume vienne à s'accroître. Elle constitue une source de pollution complexe, et un embarras pour les gestionnaires du déchet car beaucoup de ces objets sont volumiques, constituent en tant que déchets une nuisance visuelle importante et accumulent les eaux de pluie créant ainsi des poches de reproduction pour les insectes. De plus beaucoup contiennent des gaz, liquides et matériaux toxiques qu'il est très difficile d'extraire sans dispositifs adaptés.Si l'on devait caractériser l'ensemble des DEEE il faudrait retenir qu'ils ont en commun d'être à l'image de la consommation moderne, complexes et intégrés, donc difficiles à décomposer en éléments primaires plus simples à gérer et traiter.  ProGeCo | ReCoMaP
Fiche no1333/625.1DEEE de quoi parle t-on ?RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXIl est communément admis que les DEEE comportent dix familles d'objets de consommation et de biens d'équipement:En réponse à la complexité du traitement des DEEE, les pays industrialisés ont mis récemment en place des mesures spécifiques qui visent:ŸA centraliser les unités de traitement afin de les rendre plus rentables en accroissant considérablement leur volume de traitement, ŸA optimiser la collecte sélective des différents objets qui en forment la liste en instaurant des règles et des mesures incitatives.S'il n'en est pas toujours ainsi dans les pays en développement, l'initiative prise par les pays industrialisés a néanmoins un effet indirect qui mérite d'être souligné, à savoir, l'émergence d'un marché nouveau pour des déchets triés issus des DEEE ou pour certains composants démontés, triés et éventuellement broyés.A la différence des gisements d'aluminium et de plomb les DEEE ne sont pas riches en métaux, ils sont mêmes pour beaucoup d'entre eux composés en grande partie de matières plastiques, certes recyclables mais plus difficiles à extraire de ce type d'objet que d'un lot de bouteilles plastiques, voir « d'emballages briques ».En fait deux éléments qualifient les DEEE pour le recyclage:ŸIls ne sont ni biodégradables, ni facile à traiter en déchets finaux, car ils relarguent des métaux lourds et des composés volatiles.ŸLeur contenu en métaux spéciaux et précieux est faible mais largement rattrapé par la grande quantité de déchets disponibles, à condition d'intégrer une filière de recyclage de type industriel, à haute technologie et hauts rendements.Au delà de la complexité de cette filière de recyclage qui a bénéficié en Europe de technologies récentes et de la concentration de moyens financiers dans quelques usines seulement, il faut voir dans les régions cibles de ReCoMaP l'opportunité de préparer le terrain à un traitement lourd et coûteux en développant les étapes préalables à savoir, le démontage et le tri manuel.ProGeCo | ReCoMaP
Fiche2 n7o/3133RECYCLAGE DES METAUX NON-FERREUXFigure 10: Liste simplifiée et illustrée des DEEEProGeCo | ReCoMaP