Traitement et valorisation des effluents chromiques concentrés par cémentation optimisée (CHROCEM)

• Research unit: FOEN
• Project number: UTF 257.11.08

Key words (French)

CHROCEM, cémentation, l'industrie des métaux, déchets spéciaux, déchets spéciaux hautement toxiques, EIG

Short description (French)

L’industrie des métaux produit des déchets spéciaux hautement toxiques sous formes d’effluents liquides contenant de l’acide chromique (CrVI). Ceux-ci sont actuellement exportés et stockés après conditionnement dans des décharges contrôlées.

Par un procédé de cémentation, il est possible de traiter ces effluents pour en faire un oxyde mixte de FeOCr2O3 qui peut ensuite être traité par aluminothermie pour produire un alliage Fe-Cr avec 60% de Cr, pouvant être réutilisé dans la métallurgie des aciers spéciaux. Le procédé complet, dénommé CHROCEM, a été testé avec succès en labo-ratoire. Un élément-clé pour la réussite commerciale de ce procédé est la vitesse de cémentation qui fait l’objet du présent projet.

Results according to contract (French)

1. Définition des paramètres physico-chimiques de la cémentation optimisée et des quan-tités de réactifs HCl et NaOH nécessaires;
2. Appareillage spécifique permettant d’augmenter la vitesse de cémentation d’un facteur 10, c’est-à-dire de traiter un lot de 5 m3 d’effluents en 1 jour au lieu de 10;
3. Etablissement des bilans massiques, énergétiques et écologiques.

Project aims (French)

Optimiser le procédé de cémentation pour la production d’oxyde mixte de FeOCr2O3, en particulier en augmentant la vitesse de réaction d’un facteur 10 et rendre le procédé CHROCEM économiquement rentable.

Description of results (French)

Ce projet a permis de finaliser un procédé économique et écologique permettant de transformer les déchets liquides d’acide chromique (Cr VI) en un solide insoluble constitué essentiellement de chromite (CrIII) de fer beaucoup moins toxique (0.5% de CrVI). Ce produit est d’une composition proche de celle du minerai de chrome,  avec un rapport fer chrome de l’ordre de 1.5, très pauvre en carbone et une teneur en Cr₂O₃ de 38%. Il peut être réutilisé en métallurgie dans la filière chrome pour la fabrication du chrome, des alliages ferrochrome, des aciers inoxydables ou autres.

Ce procédé présente un bilan écologique intéressant puisque le réactif principal (fer) est recyclé avec le chrome et que le seul effluent produit est de l’eau.

 

Transfer and application (French)

Le procédé consiste à traiter les effluents liquides de Cr VI avec du fer sous forme de limaille ou de poudre. La réaction est activée par l’adjonction de NaCl. L’eau est évaporée en fin de réaction, puis le solide est chauffé pour le sécher complètement et le cristalliser. Toute la  réaction peut se faire en plusieurs phases dans le même réacteur : cémentation à 80°C, évaporation (à 120 °C ou sous vide), séchage jusqu’à 400°C. Le produit final est constitué d’une poudre facilement manipulable et stockable.

Effectué directement dans les ateliers de chromage, ce procédé éviterait le transport des effluents liquides concentrés de CrVI hautement toxiques et leur stockage en décharge contrôlée à un coût compétitif.

Follow up (French)

Le développement du procédé passe par la construction et la mise au point d’un appareillage pilote permettant de traiter des quantités de l’ordre de 1 à 5 m³ en 24 h. Ceci permettrait de définir le seuil de rentabilité et de définir la taille optimale de l’appareillage : soit de petites installations directement dans les ateliers de chromage, soit une usine de traitement centralisée.

Deux possibilités principales de recyclage existent et devraient encore être évaluées : production par aluminothermie d’un alliage ferrochrome très pauvre en carbone ou recyclage en début de la filière chrome comme minerai.

 

Publications / Results (French)

Néant