La gestion des co-produits ArcelorMittal, BSME · 2014. 12. 5. · Date / time JIREC 14 mai 2008...

22/01/2010 JIREC 14 mai 2008 0

La gestion mondiale des co-produits chez ArcelorMittal

14 mai 2008

Date / time JIREC 14 mai 2008 Page Number

Sommaire

• Les co-produits sidérurgiques (5)• L’organisation ArcelorMittal (6)• Les co-produits de cokerie (2)• Les laitiers de HF (4)• Les laitiers d’aciérie (6)• Les Boues et Poussières (7)


Les co-produits sidérurgiques


Résidus et coproduits

• Résidus (terme ArcelorMittal) = Déchets + co-produits• Définition d’un co-produit :

– "Les biens, matériaux ou matières premières, résultant d’un processus industriel ou d’extraction dont le but principal n’est pas la production de cet article, seront considérés non pas comme résidus mais comme co-produits, que l’entreprise ne souhaite pas mettre au rebut, selon le sens du premier paragraphe de l’Article 1 de la Directive 75/442, mais qu’elle a l’intention d’exploiter ou de commercialiser dans des conditions avantageuses, dans un processus postérieur, sans aucune transformation supplémentaire avant la réutilisation.”


Processus sidérurgique et résidus [1]

Boues et poussières de HF

GoudronFuel naphtalinéBTXDérivés soufrés Laitier de HF

Boues et poussièresde CV

Laitier de CV

Réfractaires

Battitures


Processus sidérurgique et produits résiduels [2]

BattituresBoues grasses

Acides usés

Oxydes de fer

Boues diverses


Europe de l’Ouest , Plats carbone Taux de valorisation : 93% (2006)

Principaux Co-produits valorisés à 100%Laitiers de Hauts-fourneauxGoudrons, Benzols (BTX),

autres coproduits de cokerie (sulfate d’ammonium, soufre)

Sulfates de ferOxydes de fer de décapage

Production :560 kg par an et par tonne d’acier (brames)

Laitier HF54%

Laitier Aciérie21%

Boues et poussières

12%

Autres13%

Laitier HF54%

Laitier Aciérie21%

Boues et poussières

12%

Autres13%

Année 2006 MT %Production 19 100%Utilisation en interne 4,8 25%Utilisation en externe 12,1 64%Total mis en décharge 0,6 3,2%Stockage 2,3 12%Récupération en interne 0,2 1,1%Récupération en externe 0,6 3,2%total valorisé 17,7 93%


Les principaux coproduits non valorisés (en partie)

• Tonnage non valorisé = mis en décharge+ mis en stock – repris au stock

• Les principaux co-produits non valorisés, en tonnages, sont : les laitiers d’aciérie, les boues et poussières

• Note : les laitiers de HF sont valorisés à 100%, mais avec des variations saisonnières. Les stocks sont actuellement quasi-nuls

Millions de Tonnes


L’Organisation ArcelorMittal Europe de l’Ouest Plats carbone et mondiale Co-Produits


L’organisation est régionale, avec une coordination mondiale.

BSME - Régions

FLNAm

FLCan

FCSAm&

LCSAm

FLCIS

FLSAf

FLEE

FCWE&

LCEStainless


Nos principes de gestion• Gérer les co-produits comme des produits• Pour les co-produits déjà bien établis sur le marché,

– maximiser les ventes pour ARCELOR MITTAL, avec la meilleure marge possible

• Pour les co-produits « difficiles » :– Réduire si possible les volumes (réduction à la source ou en amont)– Recycler le maximum en interne ou en externe– De la façon la plus efficace économiquement– En respectant les règles HSE


La valeur d’usage La hausse des matières premières

E v o lu t io n d u p r ix d e s m a tiè r e s p r e m iè re s , in d ic e 1 0 0 e n 1 9 9 9

0

5 0

1 0 0

1 5 0

2 0 0

2 5 0

3 0 0

3 5 0

4 0 0

4 5 0

5 0 0

1 9 9 9 2 0 0 1 2 0 0 3 2 0 0 5 2 0 0 7

Z in cN ic k e lA lu m in iu mE ta inC u ivreP é tro leC h a rb o nM in e ra i fe r


Les contraintes réglementaires régionales, nationales et internationales

Problématique : déchet / non déchet ? Intérêts différents : industriels, juristes, économistes, environnementalistes ou politiques

• Définitions ET procédures complexes, différentes selon pays, région– Physique : liste de substances – Juridique du déchet : « toute substance dont le détenteur se

défait ou a l’obligation de se défaire » - quid notamment des matériaux réintroduits dans un processus de fabrication ?

* Nouvelle réglementation européenne : REACH– Proposition du Règlement Européen et du Conseil pour

l’enregistrement, l’évaluation, l’autorisation des substances chimiques (dangereuses)

– Objectif : protéger l’environnement et les utilisateurs


La gestion qualitéGERER LES COGERER LES CO--PRODUITS COMME DES PRODUITSPRODUITS COMME DES PRODUITS

• Procédures ‘cadre’– Traçabilité– Validation des prix de vente et Conditions Générales de Vente– Transports transfrontaliers– Gestion des fiches commerciales

• Fiches commerciales– 1 fiche par produit et par site– 1 fiche comprend 1 notice et 3 dossiers :

• Technique validé par le producteur• Sécurité validé par la Direction Sécurité Produits ArcelorMittal • Utilisation validé par le commercial

• Projet Certification ISO 9001 en cours (pour l’Europe)• Respect de normes techniques (si elles existent)


Les types de process pour le recyclage

Séparation physiqueEau/huile/solides

Séparation physiqueEau/huile/solides

Agglomération(par frittage, bouletage,

briquetage,etc…)

Agglomération(par frittage, bouletage,

briquetage,etc…)

Concassage/broyage/triConcassage/broyage/tri

Pyro-Métallurgie(réduction, fusion,

volatilisation)

Pyro-Métallurgie(réduction, fusion,

volatilisation)

Hydro-Métallurgie(extraction,

électrolyse,…)

Hydro-Métallurgie(extraction,

électrolyse,…)

Régénération d’acides(fours Ruethner

ou Lurgi)

Régénération d’acides(fours Ruethner

ou Lurgi)


Les co-produits de cokerie

Goudron de cokerie


Les co-produits de cokerie : valorisés à 100%

goudron

benzol

Sulfate d’ammonium

Soufre

Fioul ou gazole naphtalineux

Traitement du gaz de fours à coke


Les laitiers de Hauts-Fourneaux près de 9 MT par an (Europe de l’Ouest)


Produits, Marchés, Clients

Granulats Fournisseurs de Granulats

Fournisseurs de Granulats

Ciment (après broyage fin)


Les laitiers de HF granulés

Laitier liquide 1450 à 1500 °C


Laitier HF granulé : un ciment de haute qualité

Bénéfices environnementaux

La production de laitier HF granulé

calibré

n’implique pas d’extraction de carrière, donne des résultats d’émissions de CO2

quasiment nulles et allonge considérablement le cycle de vie des structures en béton.

Durabilité

et Résistance accrues

Le ciment au laitier HF granulé

calibré

est communément spécifié

pour protéger le béton contre les attaques de sulfate et de

chlorure, et il protègera aussi contre les problèmes de RAG (Réaction alcali‐granulat). Le béton fait avec du laitier HF granulé

calibré

a une meilleure résistance, il est moins perméable et chimiquement plus stable que du béton fait avec du ciment ordinaire

Portland.

Meilleur aspect

Le béton au laitier HF granulé

calibré

a une couleur plus claire et une finition de surface plus lisse. le laitier Hf granulé

calibré

élimine aussi l’apparition de l’efflorescence.

Chaleur de prise plus faible


calibré

développe des pics moins élevés et une chaleur de prise plus faible en général, ce qui réduit

les sollicitations thermiques.

Exploitabilité

améliorée


calibré

permet d’améliorer l’ouvrabilité, la pompabilité

et la facilité

de mise en œuvre et de

compression.


Laitier HF granulé : un ciment vert

– Réduction des émissions de CO2 : 850 kg/T

– Réduction de la teneur en Cr6+ (doit être < 2ppm dans le ciment dans l’UE)

– Réduction des matières premières extraites

– Réduction des polluants émis par le four à clinker (NOx, SO2, PM10)

Emissions de CO2 en livres/tonne de ciment(source : Slag Cement Association, USA)


Les laitiers d’aciérie : un challenge


Laitier de Convertisseur (CV)

• Caractéristiques principales– C’est un traitement par lot :– Une coulée = 300 t d’acier =>

environ 30 t de laitier (80-100 kg/t d’acier)

• Selon les différentes qualités d’acier produites, la quantité et la composition chimique du laitier variera :– Total de CaO : 35-60%– CaO libre: 5-20%– SiO2: 10-20%– Al2O3: 1-7%– Total de Fe : 1-25%

• Capacité habituelle de l’aciérie : 3 à 7 Mt d’acier/an.

chaux


Analyse élémentaire moyenne parmi les différents sites d’Europe de l’Ouest:

Fe 16,9 % , CaO 49,8 %, SiO2 13,2 % , MgO 5,1 % , Al2O3 1,4 %

P2O5 1,8 % , MnO 3,6 % , S > 0,1 %,

CaO (libre ) Sidmar 6,4 – 15,4%

COMPOSITION CHIMIQUE des laitiers de convertisseur

CaO libre et MgO gonflement en présence d’eauInstabilité volumique limitant l’usage comme granulatFormation de produits fins (jusqu’à 50% < 5mm)

P2O5 limite voire rend non économique le recyclage interne (pénalise l’aciérie, notamment pour produire les aciers à très bas phosphore)


Les filières de valorisation La valorisarion externe est prépondérante

refroidissement

Récupération Métal

(concassage/criblage/

tri magnétique

criblage

Recyclage Interne

Agglomération, HF,

Convertisseur

Valorisationexterne

Granulats

Cimenterie

AmendementAgricole Calcique

(sols acides)


-Bao Steel BSSF : traitement des laitiers par cylindre rotatif- Ecomaister (Korea): Granulation à l’air

-Principes du process de stabilisation du laitier LD : GENT-Stabilisation par injection d’oxygène et d’un élément contenant SiO2- (ex: sable)

-L’oxydation exothermique du Fe et du Fe2+ fournit la chaleur nécessaire pour augmenter la fluidité et pour dissoudre l’élément contenant du SiO2-.-La chaux libre se combine avec le SiO 2 et forme des Ca-silicates.-La chaux libre est reliée par le Fe2 O3 comme CaO.Fe2 O3

-But : chaux libre < 1 % - expansion en volume < 1 %

NOUVEAUX PROCESS :

Date / time JIREC 14 mai 2008 Page Number14/01/2008 Confidential

Installation de traitement de stabilisation de Gand


Laitier de convertisseur projets de valorisation dans le ciment

• Valorisation dans l’industrie du CIMENT– comme constituant du ciment ou du liant hydraulique routier

• Limitation: teneur en Fe et en Cr VI.

– comme matière première dans le four à clinker : • Limitation: teneur en Fe

• Développements possibles– Marché potentiel, du à l’économie de CO2 , SOX , NOX .– Techniques d’homogénéisation sont nécessaires.– Réduire teneur en Fe projet ORLA

14/01/2008 Confidential Page Number


Projet ORLA (financé par l’ANR)

• Projet ORLA : Optimisation du Recyclage des Laitiers d’Aciérie.

14/01/2008 Confidential

1 t Laitier LD

liquide

Deférrisation

ferrailles

broyage(<50 m)

séparateur

Fe metal ?Fraction

riche en fer

fraction minérale

pour ciment

Avantfour

Après four

Recyclageagglomération

ou convertisseur)

Page Number


Autres projets de valorisation• Laitier LD pour l’industrie de Laine de roche

– Laitier HF cristallisé déjà utilisé pour cet usage (Fos : 100Kt /an)• Granulométrie demandée : 60-120mm

– Tests à AM Asturias (ESP) – briquettes faites avec laitier LD 0-10mm remplaçant le LHF cristallisé.

– Limitations: la Teneur en Fe est un facteur limitant

• Traitement de boues de dragage– Boues de dragage: matériaux prélevés du fond de la mer ou fleuve.– Ces boues contiennent des métaux lourds et contaminants organiques;– La destination est presque toujours le stockage à terre (en Europe, il est interdit

de les rejeter dans la mer).– Programmes R&D sur le traitement sont en cours en France : EC Lille, EM

Douai, Projet Sedimard

rendre inertes les sediments marins dragués.



Les Boues et Poussières


Les boues et poussières• 4 types principaux de boues pour les usines à chaud

– Boues de haut-fourneau (riche en carbone)- Boues de convertisseur (riche en fer et oxyde de fer)

Ces boues sont issues de dépoussiérages de gaz.- Boues grasses de laminage (riche en fer) : issues du rinçage et décalaminage des

brames au laminoir- Boues de réseaux : boues non process, issues du traitement des eaux usées

• Principales Boues d’usines à froid– Boues Grasses de laminoir– Boues d’électro-zingage– Boues de traitement des eaux

• Problèmes principaux– Zinc (limité à l’entrée du Haut-Fourneau): Boues HF, boues CV fines – Huile (limitée à l’agglomération) : Boues grasses de laminoir (ou battitures)– Eau : drainage, séchage : performance , coût– Mise en décharge des boues par lagunage (de moins en moins autorisée)


Les principales filières de recyclage Le recyclage interne est prépondérant

Déshydratation(pressage,

centrifigation,décantation)

Briquetage ou

bouletage Four pyro-métallurgique (extraction Zn, huile, pré-réduction FeOx

Recyclage Interne direct AgglomérationLa filière de base

Valorisation externe , cimenterie, etc…

Recyclage interne agglomération ou convertisseur


• Production : – Eviter la consommation de ferrailles extérieures (contenant du Zn) dans le

convertisseur (Asturias, Fos)– Consommer des ferrailles contenant du Zn durant les campagnes (Gent) (2

types de boues)– Nouveau circuit de traitement des eaux du laminage à chaud en 2006

(Dunkerque) , avec meilleure séparation de l’huile• Séparation :

– Séparation de la poussière sèche de HF, hydrocyclone– Désorption de l’huile pour les boues grasses de laminoir

• Briquetage avant réutilisation en aciérie, aux HF, ou en externe Dunkerque, Bremen, Florange

• Pré-homogénéisation avant l’atelier d’agglomération (Dunkerque, Gand, Fos)• Processus d’extraction du Zinc par pyro-métallurgie :

• Four électrique Isbergues (démarrage en novembre 2009)• Four à étages : PRIMUS au Luxembourg

• Ventes externes (>0 or <0) : Gand, Fos, Dunkerque, Asturias, Liège

Exemples d’actions en cours


kt

100 kt

200 kt

300 kt

400 kt

500 kt

600 kt

700 kt

800 kt

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Taill

e st

ock

Boues de HF Boues fines d'aciérie Dépoussiérage secondairePoussières diverses aciérie BGL Boues de réseaux

Recyclage des boues et poussières de Dk Plan global de recyclage avec réduction des stocks


Boues de HF pour l’Industrie céramique

Industrie céramique : depuis 10 ans au Brésil : emploi de boues de HF pour améliorer la cuisson et économiser de l’énergie

Adaptation en Europe : contraintes techniques et environnementales- BHF est un déchet dangereux (10 02 13)- Fours fixes brésiliens ≠

Fours tunnels européens

- Conséquences sur lixiviation et émissions atmosphériques (Zn, Pb, Cl, F, S,…)

- Potentiel de la Boue HF : économie de 15 à 45% de l’énergie de cuisson- Résultats :

- essais au labo et industriels satisfaisants, y compris pour les émissions polluantes

- Pas d’intérêt réel des clients industriels en France ou Belgique parce que la boue est classée « déchet dangereux »


Projet Sulfate de fer

• Le but: production de FeSO4 à partir du mélange entre 2 co- produits

• Boues grasses de laminoir (BGL) : riches en oxydes de fer• Sels Rotary issus de l’industrie du TiO2 (TIOXIDE Calais): riches en acide sulfurique

Réaction: FeO + H2 SO4

FeSO4 + H2 O

• Marché : industrie cimentière• Rôle: réduction du Cr VI (toxique) en Cr III

– Cr VI: limite de 2 ppm pour la directive européenne • Quantités: 0,5 à 1% de la masse de ciment.

• Mise au point technique en cours d’achèvement• Contact engagé avec la DRIRE pour autorisation



La réduction des volumes de boues d’Electro-Zingage à Florange

boues produites

0

500

1 000

1 500

2 000

2 500

3 000

3 500

4 000

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

boues produites

• De 3500T en 1999, la production de boue a constamment diminué pour atteindre moins de 700T en 2006. Ces bons résultats s’expliquent par :– la décroissance du % de revêtement Zn-Ni entre 1999 jusqu’à août 2003, – L’arrêt définitif du Zn-Ni depuis 2004,– À partir de 2005 puis en 2006, amélioration des essorages en fin de process

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