Projet Go-4-0 : comment recycler les résidus produits par les fours pyrométallurgiques ?

Récupérer le manganèse contenu dans les boues et poussières produites par les fours pyrométallurgiques ? En faire une démarche d’économie circulaire ? C’est possible avec le projet Go-4-0 pour "go for zero ... waste".

Quand on dit "pyrométallurgie", on dit procédé métallurgique qui sert à séparer et récupérer des métaux. Les fours qui sont utilisés dans ce procédé émettent boues et poussières. Or, jusqu’ à aujourd’hui, elles étaient simplement mises en décharge. C’est un double non-sens ! Pourquoi ? Parce que la mise en décharge est non seulement coûteuse mais a aussi un impact non négligeable sur l’environnement ; et surtout ces résidus sont encore riches en manganèse ! Il s’agit donc d’une perte de valeur et d’une forme de gaspillage de la matière première.
L’objectif du projet Go-4-0 est donc de récupérer ces boues et poussières pour en faire un mixte à la composition idéale ; cette nouvelle matière valorisée est ensuite agglomérée sous formes de briquettes et réintroduite dans les fours. Le manganèse parti en fumé ou en boues lors du procédé pyrométallurgique est ainsi recyclé.

Go-4-0 a rassemblé un consortium de six partenaires parmi lesquels des industriels, des PME, des universitaires et des centres de recherche. Il a démarré en juillet 2016 et s’est terminé fin décembre 2019. Son budget de 2.5 M€ a été financé à 98% par l’EIT-Raw Materials, un organisme de l’Union européenne. 
Au cours de ce projet, plusieurs pilotes ont été réalisés, notamment pour la fabrication des briquettes, mais aussi pour tester leur composition et leur résistance dans un four lors du déroulement normal d’un procédé pyrométallurgique. Une thèse est intégralement dédiée à la fabrication des tablettes.

Le défi : composer la briquette idéale

La principale difficulté pour la fabrication des briquettes a résidé dans la composition de la briquette et plus particulièrement dans l’atteinte du mixte parfait entre les ingrédients qui la composent, à savoir : les boues, les poussières, le carbone et le liant.  S’il y a trop de liant, celui-ci perturbe la thermique du four et affecte le bon fonctionnement et le rendement du four. S’il n’y a pas assez de liant, la briquette s’effrite lors du transport ou dès son entrée dans le four et redevient immédiatement poussière ou boue.
Le bon fonctionnement d’un four résultant d’un équilibre délicat entre les différents types de matières premières entrantes, il est impératif de ne pas perturber cet équilibre. Le second défi du projet a donc été de calculer au plus juste la quantité idéale de briquettes à introduire dans le four comme matière première pour ne pas perturber la thermique de celui-ci. Plusieurs essais ont par conséquent été nécessaires pour trouver le bon ratio entre les quantités de briquettes à mettre dans le four par rapport aux autres matières premières entrantes.

Activités réalisées durant le projet

Le projet a été découpé en plusieurs axes de travail tous liés les uns aux autres :

  1. Le premier axe a consisté à trouver la composition idéale de la briquette qui doit comporter les boues, les poussières, le carbone et le bon liant en juste quantité. Les briquettes doivent ensuite être testées pour évaluer leur résistance (éviter qu’elles ne s’effritent notamment) et leur vieillissement.
  2. Le deuxième axe avait pour objectif de vérifier que l’ajout de briquettes dans le four ne perturbe pas le comportement de celui-ci mais de comprendre quel est l’impact de l’ajout des briquettes dans le processus de réduction du manganèse.
  3. Le troisième axe avait des visées plus commerciales puisqu’il s’agit de réaliser une étude de marché sur les bénéfices proposés par cette solution d’économie circulaire innovante.

Consortium

Membres du consortium du projet Go-4-0

Logos EIT Raw Materials