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Aciérie

Matériaux : broyatsfils métalliques | Voie de valorisation : matière

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La composition du pneumatique présentant une grande quantité de carbone, il est ainsi possible de remplacer l’anthracite que les aciéries électriques utilisent pour  réduire la rouille des ferrailles usagées.

Procédé efficace, économique et écologique, cette utilisation des broyats de pneus est validée depuis 2004. Chaque année, 7 000 tonnes sont ainsi valorisées en France et 1 500 tonnes en Belgique. La qualité de l’acier reste identique et les émissions gazeuses et les rejets de poussières sont équivalents.

Comment remplacer l'anthracite par du pneu usagé en aciérie

Depuis 2004, ALIAPUR et l'aciérie LME exploitent avec succès une nouvelle technologie de valorisation des pneus usagés en aciérie à four électrique, développée par ARCELOR RESEARCH à la demande d’ARCELOR et de MICHELIN, et soutenue par l’ADEME.

La fabrication de l'acier en four à arc électrique repose sur la fusion de ferrailles à haute température (1 650 °C) pendant 45 minutes environ, pour qu'elles soient fondues. Un arc électrique d'une température supérieure à 15 000 °C assure cette montée progressive en température.

Habituellement, dans un four à arc électrique, on ajoute aux 100 tonnes de ferrailles environ 3 300 kg de chaux et 1 150 kg de carbone sous forme d'anthracite et de coke. L'anthracite fournit du carbone qui se dissout dans le métal liquide, où il joue le rôle de réducteur des oxydes de fer : la rouille.

Le procédé

Dans un premier temps, des lances d’oxygène et de méthane opèrent comme des brûleurs. Ces brûleurs chauffent la ferraille située dans les points froids du four que l’électrode n’atteint pas efficacement. Une fois la ferraille fondue, ces lances injectent de l’oxygène pur pour générer la « décarburation » et la « post-combustion » de la partie du carbone anthracite excédentaire, ajouté avec les ferrailles, créant ainsi de l’énergie supplémentaire par réactions exothermiques.

Un pneu est composé de carbone et de fer. La possibilité de substituer tout ou partie de l’anthracite enfourné dans les fours électriques par des pneumatiques usagés ouvre la voie à une nouvelle technologie de recyclage des pneumatiques. ARCELOR, via son pôle de recherche ARCELOR RESEARCH, a travaillé dès 1997 avec différents partenaires (ADEME, MICHELIN) sur cet axe de recherche.

Les essais

Les premiers essais sur site ont été menés dans deux aciéries lorraines en France.

La technique a d’abord été testée puis affinée lors d’essais sur le four électrique d’Ascométal à Hagondange.

Enfin, pour valider le principe, une marche industrielle régulière et prolongée a été réalisée sur le four de SAM Neuves-Maisons.
Après avoir vérifié qu’il était possible de fonctionner sans incident, différents modes d’introduction ont été testés : des pneus entiers jusqu‘à de la poudrette, en suivant les bilans matière, thermique ainsi que les émissions du four.

De bonnes pratiques ont pu être dégagées :

- Contrôler avec précision les quantités de pneus ajoutées
- Ajouter les pneus au bon endroit dans la charge, ni sur le dessus, ni sur le pied de bain
- Adapter l’utilisation des brûleurs et la mise en œuvre de la postcombustion.

Les résultats des essais

5 à 12 kg de pneus sont ajoutés par tonne d’acier, c’est-à-dire une quantité voisine de celle utilisée pour le charbon.
A condition que le pneu soit découpé en morceaux d’une dizaine de centimètres, ajouté dans la charge en vrac, le bilan thermique du four n’établit aucune distinction entre le carbone issu de l’anthracite et celui issu de pneus. Le taux de substitution calculé est de 1,7 kg de pneus pour 1 kg d’anthracite. Les résultats métallurgiques, concernant le soufre en particulier, ne sont pas affectés.

Le bilan environnemental est positif

  • Mesures dans le captage : aucune incidence (COV, SO2),
  • Rejets en cheminée : pas d’incidence sur les concentrations mesurées en HAP, BTEX et PCDD/F (PolyChloroDibenzoDioxines et Furanes) dans la phase gazeuse et en C, S, Cd, Zn, Pb, TMS (taux de matières solubles) et HAP dans les poussières,
  • Enceinte du four : pas de modification notoire.

Une réussite industrielle et un succès environnemental

Suite à ces essais concluants, le projet d’utilisation des pneus usagés a été mis en place industriellement sur le site LME de Trith-Saint-Léger (59), en partenariat avec Aliapur.
LME et Aliapur ont souhaité, durant la première année d’exploitation industrielle (2004-2005), confirmer la faisabilité et les bonnes pratiques identifiées lors de la phase d’essai sur site.

Environ 1 tonne de pneus sous forme déchiquetée est incorporée à la ferraille par coulée en remplacement de l’anthracite, soit environ 1% de pneus par coulée.

L’observation conduite conjointement par Aliapur et LME a porté sur l’évaluation environnementale d’une telle substitution : impact sur les poussières (LRCCP) et impact sur les effluents gazeux (Air Liquide).
Le bilan de ces analyses a permis de mettre en évidence que l’ensemble des opérations s’était déroulé de manière normale et que les poussières prélevées ne présentaient pas de différences significatives selon que du pneu ou de l’anthracite avait été utilisé.

Ces essais confirment que l’utilisation de pneus nécessite d’adapter les paramètres de post-combustion (oxydation du CO en CO2), afin que la combustion du CO se produise dans le four, et non pas partiellement dans le circuit de captage, ce qui occasionnerait une perte d’énergie dans les fumées ainsi qu’une sollicitation thermique excessive de l’installation.

Une substitution fiable, économique et écologique

La piste qui est suivie en France a pour partenaires de grands groupes industriels, ayant les moyens de se projeter dans une démarche de développement.

En outre, elle vise à encourager une synergie entre deux métiers, dans laquelle les différents acteurs recherchent une stratégie d’intérêts communs : d’une part, ALIAPUR qui favorise de nouvelles solutions écologiques et viables pour la valorisation des pneumatiques en fin de vie et, d’autre part, la sidérurgie qui y trouve une matière première de substitution de l’anthracite plus économique mais tout autant adaptée à ses besoins spécifiques, ainsi qu’un moyen de jouer son rôle d’industrie citoyenne.

Depuis 2005, le site de LME de Trith-Saint-Léger (59), capable de traiter 7 000 tonnes de pneus par an, montre la viabilité de la valorisation des pneumatiques usagés non réutilisables en four à arc électrique.

D'autres industriels renouvellent l'experience

Au vu des premiers résultats de LME, INDUSTEEL Belgium (ARCELOR), encouragé par la Région WALLONE, a développé à son tour le procédé, à partir de 2004, pour atteindre une allure de marche de 1 500 t par an. Cette seconde expérience indutrielle, a confirmé les résultats de LME, tant en matière de consommation spécifique de pneus, que d'économie d'anthracite.
Ces deux expériences industrielles, ouvrent désormais la voie d'une technologie favorable à l'environnement, pour le recyclage des pneus usagés, tout en procurant des économies de matières premières pour les aciéries.

Les prestataires :

Fils métalliques : Liste des granulateurs avec lesquels nous travaillons :

  • Collet Environnement
  • RBSI
  • Delta Gom
  • Roll Gom
  • Re Tyre
  • Estato
  • Karl Kurz
  • Ekologos – Kargro

Broyats : Merci d'écrire à contact@aliapur.fr