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Bat’Ring, brevt déposé par Eco’Ring et Fiday Gestion sur la valorisation de piles alcalines et salines dans la production de fonte à graphite lamellaire

Juillet 2015-Environnement

Comment valoriser les piles usagées en fonderie ?

Aujourd’hui la quasi-totalité des piles alcalines et salines fait l’objet d’une collecte et d’un recyclage, mais le processus de valorisation est complexe et couteux ; la société Eco’Ring et la fonderieFiday Gestion proposent une alternative innovante avec le procédé « Bat’Ring ». CTIF a apporté son expertise dans ce projet, notamment pour le pilotage des audits process et environnementaux de l’outil de fusion de la fonderie.

Aujourd’hui la quasi-totalité des piles alcalines et salines fait l’objet d’une collecte et d’un recyclage, mais le processus de valorisation est complexe et couteux ; la société Eco’Ring et la fonderie Fiday Gestion proposent une alternative innovante avec le procédé « Bat’Ring ». CTIF a apporté son expertise dans ce projet, notamment pour le pilotage des audits process et environnementaux de l’outil de fusion de la fonderie.

 

Retour sur le déroulement de ce projet innovant

Le projet débute en décembre 2013 quand Eco’Ring et Fiday Gestion déposent un brevet sur la valorisation de piles alcalines et salines dans un outil de production de fonte à graphite lamellaire, dans la perspective d’améliorer les conditions de valorisation des piles et de diminuer le coût afférent à l’achat de matière première pour la production de fonte L’objectif principal est de substituer en totalité les ajouts d’unités de manganèse issues de matières neuves par celui contenu dans les piles alcalines et salines. Les objectifs secondaires sont de recycler les unités de fer, carbone cuivre, nickel, étain  et zinc contenues dans lesdites piles en substitution partielle à des enfournements de matières premières.

Les acteurs

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Des investigations comparatives en deux temps

Dans ce cadre, CTIF a réalisé des investigations et un bilan technique complet relatif à l’impact sur le procédé de fusion, suivant une démarche co-pilotée avec les partenaires industriels, en deux temps :

  1. Evaluation des risques afférents à l’introduction de piles dans un procédé de fusion et à mise en évidence des bonnes pratiques afférentes (étude bibliographique).
  2. Bilan comparatif du fonctionnement de l’ensemble de l’outil de fusion au moyen de deux audits process et environnemental :

1/ dans les conditions normales de production (introduction de briques FeMn) (figure 1)

2/ dans les conditions spécifiques de production afférentes à l’introduction de piles en substitution des briques de FeMn (figure 2).

Figure 1

image2

 

Figure 2

image1

Cette étude comparative avait en particulier pour but de mettre en évidence dans deux configurations de production de fonte bas-carbone et haut-carbone :

  • Le bilan matière : rendement de recyclage et qualité de la fonte produite)
  • Le bilan énergétique impact sur la consommation de combustible en l’occurrence du coke de fonderie.
  • Le bilan environnemental : analyse de l’impact sur les effluents atmosphériques et les co-produits (laitiers de fusion et poussières de filtration).
  • Un pré-diagnostic d’impact technique sur la marche du cubilot et de ses équipements annexes.

 

Le déroulement des travaux

Les inventeurs et CTIF ont co-piloté et coordonné les différentes phases des investigations dans l’objectif d’en tirer des enseignements clairs sur les impacts au niveau du process, de la métallurgie et de l’environnement. En effet, les moyens qui ont été mis en œuvre sont relativement lourds et il était essentiel de maîtriser les perturbations potentielles au niveau de l’outil de production et de ses équipements annexes.

Les travaux se sont déroulés durant toute l’année 2014, et CTIF a donc mené sa mission en étroite liaison avec Eco’Ring et la fonderie Fiday Gestion pour pouvoir conclure objectivement et en conditions représentatives, sur la pertinence et l’efficacité de la solution développée.

 

Les premières conclusions

Les conclusions des travaux réalisés sous le pilotage de CTIF montrent que :

 

  • – l’objectif principal de la substitution des unités de manganèse neuves par celles contenues dans les piles alcalines et salines est efficacement atteint,
  • – les autres métaux (fer, cuivre, nickel, étain) et unités de carbone contenus dans les piles sont aussi effectivement recyclés dans la fonte produite,
  • – le zinc contenu dans les piles est également constaté et génère un enrichissement en zinc dans les poussières de filtration qui permet d’envisager la valorisation de ces dernières pour la récupération du zinc,
  • – le chargement de piles dans la chaîne de production de fonte à graphite lamellaire n’impacte pas ou très peu le bilan thermique et la métallurgie de la fonte.

Au niveau des productions, la fonderie Fiday Gestion n’a pas constaté d’effet notable sur la santé métal, la qualité des laitiers de fusion et les rejets environnementaux.

Les différentes campagnes de mesures réalisées lors des essais –de courte durée pour l’instant- n’ont pas non plus montré de dépassements spécifiques et notables des valeurs limites vis-à-vis des rejets atmosphériques.

Ainsi, les objectifs du procédé Bat’Ring semblent atteints en première validation, avec une viabilité économique et toutes les caractéristiques d’une faisabilité industrielle avérée :

  • Valorisation en production de fonte à graphite lamellaire les piles alcalines et salines

  • Maintien des aspects qualitatifs de la fonte et des laitiers

  • Absence d’impact macroscopique sur la ligne de production

  • Maîtrise des émissions atmosphériques

 

Quel avenir pour l’industrialisation du procédé « Bat’Ring »

La maîtrise complète du procédé nécessite encore des investigations complémentaires requises notamment pour caractériser les effets secondaires et induits sur le long terme du procédé, en particulier :

 

– La reproductibilité et stabilité dans la durée de l’ensemble des résultats constatés (rendements métal, partages des éléments entre le métal/laitier/poussières, bilans thermiques, bilan métallurgique, équilibres thermodynamiques….),

 

  • la maîtrise des bilans environnementaux et des émissions
  • les impacts long-termes sur la durée de vie et l’évolution des modalités d’exploitation des équipements (corrosion, fatigues, encrassements, fragilisation, nettoyage….) et des consommables : réfractaires (corrosion, contrôle, réparation, changement), des systèmes de filtration (encrassements, nettoyage, corrosion….),
  • les éventuels nouveaux équipements et consommables dans le cadre des dispositions complémentaires mises en œuvre pour la maîtrise de l’environnement.

 

Bernard Duquet, pilote ingénierie de projets et RDI à CTIF souligne « Nous avons participé aux premiers essais de la technologie dont les résultats sont encourageants tant d’un point de vue technique que métallurgique et environnemental. CTIF est de plus en plus sollicité pour accompagner les industriels dans des démarches de valorisation de matières métalliques en fonderie, un enjeu important pour notre profession ».

 

Les travaux complémentaires qui restent à mener devraient s’étaler sur une période de 18 à24 mois afin de pouvoir tirer un bilan définitif du procédé avec notamment une phase de montée en régime au maximum des capacités de recyclage de piles alcalines et salines dans la ligne de production de fonte à graphite lamellaire. Cette phase sera suivie d’une phase ultime d’exploitation à pleine charge pour finir de démontrer l’efficacité et viabilité du procédé en production dans la durée.

 

Contact : bachellez@ctif.com

 

 

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