La gestion mondiale des co-produits chez ArcelorMittal

Transcription

1 La gestion mondiale des co-produits chez ArcelorMittal 14 mai /01/2010 JIREC 14 mai

2 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)

3 Les co-produits sidérurgiques

4 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.

5 Processus sidérurgique et résidus [1] Goudron Fuel naphtaliné BTX Dérivés soufrés Laitier de HF Boues et poussières de HF Boues et poussières de CV Laitier de CV Réfractaires Battitures

6 Processus sidérurgique et produits résiduels [2] Battitures Boues grasses Oxydes de fer Acides usés Boues diverses

7 Europe de l Ouest, Plats carbone Taux de valorisation : 93% (2006) Année 2006 MT % Production % 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% Boues et Boues et poussières poussières 12% 12% Laitier Aciérie Laitier Aciérie 21% 21% Autres Autres 13% 13% Laitier HF Laitier HF 54% 54% Production :560 kg par an et par tonne d acier (brames) Principaux Co-produits valorisés à 100% Laitiers de Hauts-fourneaux Goudrons, Benzols (BTX), autres coproduits de cokerie (sulfate d ammonium, soufre) Sulfates de fer Oxydes de fer de décapage

8 Les principaux coproduits non valorisés (en partie) Millions de Tonnes 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

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

10 BSME - Régions L organisation est régionale, avec une coordination mondiale. FLCan Stainless FCWE & LCE FLEE FLNAm FLCIS FCSAm & LCSAm FLSAf

11 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

12 La valeur d usage La hausse des matières premières Evolution du prix des matières premières, indice 100 en Zinc Nickel A lum inium Etain Cuivre Pétrole Charbon Minerai fer

13 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

14 La gestion qualité GERER LES CO-PRODUITS 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)

15 Les types de process pour le recyclage Séparation physique Eau/huile/solides Pyro-Métallurgie (réduction, fusion, fusion, volatilisation) Agglomération (par (par frittage, bouletage, briquetage,etc ) Hydro-Métallurgie (extraction, électrolyse, ) Concassage/broyage/tri Régénération d acides (fours (fours Ruethner ou ou Lurgi) Lurgi)

16 Les co-produits de cokerie Goudron de cokerie

17 Les co-produits de cokerie : valorisés à 100% goudron Fioul ou gazole naphtalineux Traitement du gaz de fours à coke Soufre Sulfate d ammonium benzol

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

19 Produits, Marchés, Clients Ciment (après broyage fin) Fournisseurs de Granulats Granulats Fournisseurs de Granulats

20 Les laitiers de HF granulés Laitier liquide 1450 à 1500 C

21 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 Le béton au laitier HF granulé calibré développe des pics moins élevés et une chaleur de prise plus faible en général, ce qui réduit les sollicitations thermiques. Exploitabilité améliorée Date Le béton / timeau laitier HF granulé calibré permet JIREC d améliorer 14 mail ouvrabilité, 2008 la pompabilité et la facilité de mise en œuvre Page et Number de compression.

22 Laitier HF granulé : un ciment vert Réduction des émissions de CO 2 : 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 CO 2 en livres/tonne de ciment (source : Slag Cement Association, USA)

23 Les laitiers d aciérie : un challenge

24 Laitier de Convertisseur (CV) Caractéristiques principales C est un traitement par lot : Une coulée = 300 t d acier => environ 30 t de laitier ( 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

25 COMPOSITION CHIMIQUE des laitiers de convertisseur 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% P2O5 limite voire rend non économique le recyclage interne (pénalise l aciérie, notamment pour produire les aciers à très bas phosphore) CaO libre et MgO gonflement en présence d eau Instabilité volumique limitant l usage comme granulat Formation de produits fins (jusqu à 50% < 5mm)

26 Les filières de valorisation La valorisarion externe est prépondérante refroidissement Récupération Métal (concassage/ criblage/ tri magnétique Recyclage Interne Agglomération, HF, Convertisseur criblage Valorisation externe Granulats Cimenterie Amendement Agricole Calcique (sols acides)

27 NOUVEAUX PROCESS : -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 Fe 2+ 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 Fe 2 O 3 comme CaO.Fe 2 O 3 -But : chaux libre < 1 % - expansion en volume < 1 %

28 Installation de traitement de stabilisation de Gand Date 14/01/2008/ time JIREC Confidential 14 mai 2008 Page Number

29 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 CO 2, SO X, NO X. Techniques d homogénéisation sont nécessaires. Réduire teneur en Fe projet ORLA Date 14/01/2008/ time JIREC Confidential 14 mai 2008 Page Number

30 Projet ORLA (financé par l ANR) Projet ORLA : Optimisation du Recyclage des Laitiers d Aciérie. 1 t Laitier LD liquide Deférrisation ferrailles broyage (<50 m) Fe metal? séparateur Fraction riche en fer fraction minérale pour ciment Recyclage agglomération ou convertisseur) Avant four Après four Date 14/01/2008/ time JIREC Confidential 14 mai 2008 Page Number

31 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 : mm 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. Date 14/01/2008/ time JIREC Confidential 14 mai 2008 Page Number

32 Les Boues et Poussières

33 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)

34 Les principales filières de recyclage Le recyclage interne est prépondérant Déshydratation (pressage, centrifigation, décantation) Recyclage Interne direct Agglomération La filière de base Valorisation externe, cimenterie, etc Briquetage ou bouletage Recyclage interne agglomération ou convertisseur Four pyro-métallurgique (extraction Zn, huile, pré-réduction FeOx

35 Exemples d actions en cours 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

36 Recyclage des boues et poussières de Dk Plan global de recyclage avec réduction des stocks 800 kt 700 kt 600 kt 500 kt Taille stock 400 kt 300 kt 200 kt 100 kt kt Boues de HF Boues fines d'aciérie Dépoussiérage secondaire Poussières diverses aciérie BGL Boues de réseaux

37 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 ( ) - 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»

38 Projet Sulfate de fer Le but: production de FeSO 4 à partir du mélange entre 2 coproduits 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 + H 2 SO 4 FeSO 4 + H 2 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 Date 14/01/2008/ time JIREC Confidential 14 mai 2008 Page Number

39 La réduction des volumes de boues d Electro-Zingage à Florange boues produites boues produites De 3500T en 1999, la production de boue a constamment diminué pour atteindre moins de 700T en 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