étude technico-economique du désétamage - Infoterre

MINISTÈRE DE L'INDUSTRIE
ECONOMIES DE MATIERES PREMIERES
280, Boulevard Saint Germain
75007 PARIS
f
&
DG 10. AVR. 1979
ÉTUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DU DÉSÉTAMAGE
- ENQUÊTE BIBLIOGRAPHIQUE par
Y. ROUSSIN
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES
SERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Département minéralurgie
B. P. 6009 - 45018 Orléans Cedex - Tél. : (38) 63.80.01
79 SGN 208 MIN
Mars 1979
RESUME
Cette étude a été réalisée dans le cadre de la gestion de la convention
EMP BRGM n° 293 312 pour faire le point sur les méthodes de désétamage utilisées
dans le inonde et de définir l'opportunité de promouvoir cette technique en France.
La France se situe parmi les premiers producteurs de fer blanc du monde.
La consommation en métal est importante (486 000 t), mais elle ne désétame plus
et ses déchets sont expédiés vers des pays limitrophes.
L'étain-métal de prix élevé (61 000 F la tonne en 1978) est totalement
importé.
Le développement du désétamage en France, s'il paraît souhaitable, demandera un effort de recherches techniques et théoriques, car des obstacles subsistent
principalement pour :
- le choix du procédé et ses paramètres de fonctionnement
- l'approvisionnement et les débouchés
- l'élimination des vernis du fer blanc
- l'obtention d'un désétamage parfait
- les conditions de 1'electrolyse de la solution alcaline.
SOMMAIRE
RESUME
I - INTRODUCTION
1
II - L'APPROVISIONNEMENT EN ETAIN
4
2.1 2.2 2.32.4 2.5-
GISEMENTS
.•
PRODUCTION DE PREMIERE FUSION
PRODUCTION DE DEUXIEME FUSION
CONSOMMATION
PRINCIPAUX FOURNISSEURS DE LA FRANCE
«
4
4
4
5
6
III - UTILISATION DE L1 ETAIN
7
IV - LE FER BLANC ET LES PRODUITS ASSIMILES
9
4.1 -DEFINITION
4.2 - COMPOSANTS
4 . 3 - MODE DE FABRICATION
4.4- TYPE DE FER BLANC COURANT
4.5 - IMPORTANCE DU FER BLANC EN FRANCE
4.6- AVENIR DE CETTE PRODUCTION
4.7- PRINCIPALES UTILISATIONS
V - VERNIS PROTECTEURS UTILISES DANS L'EMBALLAGE METALLIQUE
5.1- OBJECTIFS
5.2 - TYPES DE VERNIS
VI - ORIGINE ET VOLUME DES DECHETS EN FRANCE
6.1 - ORIGINE
6.1.1 6.7.2 6.1.3 6.2 - Circuit
6.2.1 6.2.2 -
DES DECHETS
Vzckztt, dz {,abnÀ,catlon du izn blanc
Vzchzti dzi> LU>¿nz¿ dz &uivu> {¡onmatÁjon
Vzckzt¿> SLÍ6uLtant dz ¿a conÁonmcutLon
actuel de récupération
VlckztA ¿nduA&L¿zti>
Vzckzt& dz conformation
9
10
10
11
13
13 ,
14
16
16
16
. 22
22
22
22
22
23
23
23
VII - BILAN ETAIN DU FER BLANC
24
VIII - PROCEDES DE RECUPERATION
8 . 1 - INCINERATION
8 . 2 - DESETAMAGE PAR CHLORURATION
,
8.2.1 - VhlncJüpz
5.2.2 - MUhûdz
è.2.3 - UtiLucuUon
,
8 . 3 - DESETAMAGE ACIDE
5.3.1 - PtUnclpz
5.3.2 - MUhodz
1.3.3 - UtlU&cutLon
8 . 4 - DESETAMAGE ALCALIN
5.4.1 - PsUnclpz
5.4.2 - UUhodz
è.4.3 - RzcupzAJXtLon dz l'ztain a pajitix dz& ¿ouxZLont,
lJU
25
25
25
25
25
26
26
26
26
27
27
27
27
29
Pages
8.5 - DESETAMAGE PAR ELECTROLYSE DIRECTE DES DECHETS EN
MILIEU ALCALIN
è.5.1 - PrUncsipe.
è.5.2 - MUkodz
32
32
32
IX - DIFFICULTES DU DESETAMAGE
9.1 - LES BOITES USAGEES
9 . 2 - RECUPERATION DE L'ETAIN DES SOLUTIONS
9 . 3 - PROCEDES
34
,
X - BILAN ENERGETIQUE
10.1 - DONNEES AMERICAINES
1 0 . 2 - DONNEES ALLEMANDES
1 0.3 - CONCLUSION
34
35
36
37
37
37
42
XI - PREMIERES PROPORTIONS DE RECHERCHES
43
XII - CONCLUSION
46
BIBLIOGRAPHIE
47
ANNEXE
: PREMIERE ESTIMATION ECONOMIQUE D'UNE USINE DE DESETAMAGE ...
- 1-
I - INTRODUCTION
Les industries françaises de la conserve ont connu un développement spectaculaire grâce aux propriétés de l'emballage en fer blanc (inertie, étanchéïté,
solidité). Le tonnage fabriqué pour les conserves agricoles a été multiplié par 7
en 20 ans (1 460 000 t en 1974- contre 200 000 t en 1955) et les exportations ont
quintuplé en 10 ans (1).
Avec une production de plus d'un million de tonnes de fer blanc en 1974,
la France se place au 4è rang mondial des pays producteurs, mais au second rang des
pays exportateurs derrière le Japon. En effet près de la moitié de la production
de fer blanc est exportée.
Les usines françaises de transformation ont utilisé 486 000 t de fer étamé dont 57 % pour la fabrication de boites à conserves.
La consommation d'étain s'est notablement accrue du fait du développement
du fer étamé. Le prix de vente de l'étain est actuellement supérieur à 61 F le kg.
Après emploi, les récipients en fer blanc peuvent être relativement propres (boites de boissons) ou souillés d'éléments putrescibles (boites de conserves)
les boites sont souvent décorées et protégées à l'aide de vernis ou d'encre d'imprimerie. De plus les éléments tels que le plomb (soudure) ou l'aluminium (fond à ouverture facile) peuvent être intimement liés au fer blanc.
Selon le mode de collecte et de tri des ordures, d'autres impuretés peuvent être incorporées dans les lots où figurent les boites usées.
Tous ces facteurs ont jusqu'à présent freiné les tentatives de désétamage
des boites en fer blanc.
Le désétamage des chutes neuves n'est pratiqué que dans les pays limitrophes alors qu'il ne l'est plus en France.
L'objet de cette étude est de présenter les données de base d'un éventuel
développement du désétamage dans le contexte français. Dans une première phase sera
précisé :
- Le marché de l'étain
- Les techniques d'étamage
- Les techniques de fabrication des boites.
Dans une deuxième étape seront exposés :
- Les principaux procédés actuels de désétamage
- Leurs contraintes d'application.
- 2 -
Enfin, un bilan énergétique de synthèse est tenté ainsi qu'un aperçu économique succinct.
- 3-
PRODUCTION DE CONCENTRES D1ETAIN
AFRIQUE
Burundi
Cameroun
Namibia
Niger
Nigeria
Rodhésie
Rwanda
Afrique du Sud
Swaziland
Tanzanie
Ouganda
Zaïre
Zambie
AMERIQUE
Argentine
Bolivie
Brésil
Canada
Mexique
Pérou
U.S.A.
ASIE
Birmanie
Chine PR
Indonésie
Japon
Corée République OF
Laos
Malaisie
Thaïlande
Viet-Nam
Origine inconnue
EUROPE
Tchécoslovaquie
France
Allemagne de
1'Ouest
Portugal
Espagne .",
Royaume-Uni
URSS
OCEANIE
Australie
MONDE
1975
I976
1977
15 070
13 460
12 790
100
25
700
84.
652
800
250
771
1
117
562
10
100
25
700
84
3 710
800
1 200
2 709
4
100
25
700
84
3 267
800
1 200
2 876
4
120
4 000
10
120
3 607
10
34 730
35 370
40 190
538
28 324
5 000
319
378
20
150
600
28 122
5 900
265
310
20
150
600
32 615
6 400
340
117
20
96
113 960
114 060
117 700
750
750
760
25 346
654
24
518
64 364
16 406
23 418
634
24
576
63 401
20 453
25 100
604
24
600
58 703
24 205
5 900
4 800
7 700
4 680
4 560
5 110
176
51
180
-
180
-
388
737
3 330
342
720
3 323
258
822
3 851
9 310
10 389
10 694
9 310
10 389
10 694
177 700
177 800
186 500
4
1
2
4
- l i -
li - L'APPROVISIONNEMENT EN ETAIN
2.1 - GISEMENTS
Les principaux gisements mondiaux d'étain sont localisés dans
le Sud-Est asiatique (de Rangoon aux Iles de Banea et Billitoa en passant par
l'Isthme de Ura et la péninsule de Malacca)
La production de concentrés d'étain dans le monde est présentée dans le
tableau A, II est étonnant de constater qu'en Asie un tonnage(3) relativemant
important d'étain n'a pas d'origine bien précise.
2.2 - PRODUCTION DE PREMIERE FUSION
- La production mondiale d'étain est donnée au tableau suivant (tonnes) -[.années 1971-1975 référence Wolff's guide(2) années 1975-1976 bulletin de l'étain(3)J
1971
Malaisie
Bolivie
Thaïlande
Indonésie
Australie
Nigeria
Zaïre
Royaume-Uni
Autres
dont France
75
30
21
19
9
7
6
1
13
400
300
700
800
400
300
500
800
700
300
185 900
TOTAL MONDE
1972
76
32
22
21
12
6
5
3
14
800
400
000
800
100
700
900
300
300
300
1973
72
28
20
22
11
5
5
3
15
300
600
900
500
100
800
500
800
300
300
1974
68
29
20
25
10
5
4
3
15
1975
100
600
300
000
000
500
800
200
600
142
64
28
16
25
9
4
4
3
17
400
300
400
400
200
700
100
300
800
51
1976
017
790
337
322
593
667
600
9 848
30 836
78
9
20
23
5
3
1977
66
13
23
24
5
3
305
300
102
005
561
315
633
10 262
33 517
-
195 300 185 800 182 100 172 600 182 000 180 000
La production de l'étain paraît stable. Alors que la consommation est en
croissance constante. Il semble que pour 1978 la production mondiale n'augmentera
que de 5 000 t.
2.3 - PRODUCTION DE DEUXIEME FUSION
- L'étain de deuxième fusion provenant de la récupération est produit dans un
grand nombre de pays Cannées 1971-1975 référence Wolff's guide (2)
années 1976-1977 bulletin de l'étain (3)3
1971
1372
1973
1974
180
2 044
240
100
119
30
819
240
116
120
1 101
180
1 882
240
100
101
9
129
240
120
120
.
1 128
180
60
3 526
638
1B0
2 234
240
60
166
809
120
90
120
1 516
120
60
M 565
379
9 500
10 700
8 500
Canada
USA
3 174
Brésil
Inde
Japon
Thaïlande
Autriche
Belgique
Tchécoslovaquie
Danemark
France
Allemagne de l'Ouest
Hollande
Norvège
Espagne
Royaume-Uni
Australie
TOTAL MONDE
240
60
211
843
120
110
120
1 179
120
60
392
2 059
180
60
2 659
446
475
8 500
1975
1976
1977
180
180
2 393
240
100
91
63
7
240
120
120
-
180
1 790
240
100
42
95
.
797
180
60
1 600
2 800
255
1 040
180
60
1 600
3 800
205
9 200
9 800
1 B00
240
100
47
13
52
240
106
120
_
997
180
60
1 600
3 500
396
10 000
240
120
120
-
- 5 -
L'étain ne semble plus être récupéré et recyclé en France.
Production d'étain 2ème fusion en France (tonnes)
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
61
61
61
60
60
11
2.4 - CONSOMMATION
La consommation de métal par pays s'établit à (années 1970-1975 référence
Wolff's guide (2) - 1976-1977 Bulletin de l'étain (3)
1970
USA
Japon
Royaume-Uni
R.F.A.
France
Italie
Autres
TOTAL
53
24
17
14
10
800
700
000
100
500
7 200
57 100
1971
52
29
16
14
10
7
58
1972
1973
800 54 400 58 700
300 32 300 38 700
400 14 600 16 600
200 14 400 15 800
500 11 000 11 100
200
7 500
78
700 57 500 61 700
1974
1975
1976
600 41 200 51 750
800 28 100 34 600
500 12 400 13 500
500 12 000 14 800
700 10 000 10 200
93
6 300
5 900
62 300 59 800 63 150
53
33
14
14
11
1977
55
29
12
14
10
7
4
500
600
400
100
100
000
000
184 400 189 100 191 700 210 400 199 200 L71 500 193 900 192 100
II est alors possible d'établir une comparaison entre la production d'étain
de 1ère fusion, d'étain de 2è fusion et la consommation mondiale d'étain (3)
Production de
concentré
d'étain 1 0 3 T
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
187
195,9
186,2
183,3
177,7
177,8
186,5
Production d'étain de
1ère fusion
10 3 T
185,9
190,7
186 .¡3
178,6
176,1
182
180
Consommation
d'étain
10 3 T
191,5
191,5
213,6
199,7
173,4
193,9
192,1
Production d'etain
d'étain de 2è fusion
9
10
8
8
10
9
9
500
700
500
500
000
200
800
t
t
t
t
t
t
t
Ces tableaux démontrent que :
- une partie de la production mondiale de concentré n'est pas mise sur le marché ;
- il y a une distorsion entre la production d'étain de 1ère fusion et la consommation d'étain ;.
- 6 -
- la production d'étain de 2è fusion représente environ 5 % de la production
d'êtain de 1ère fusion ;
Réserves disponibles
Elles seraient de l'ordre de 810 6 T dont 1,5 en Chine, 1,2 en Malaisie,
1,2 en Thaïlande, 1 en Indonésie, 0,8 en Bolivie, mais la prospection est loin
d'être achevée. Il semblerait que des réserves très importantes mais à faible teneur existent dans les fonds sous-marins reconverts d'alluvions fluviaux ou marins,
2.5 - PRINCIPAUX FOURNISSEURS DE LA FRANCE
Actuellement la totalité de 1'étain utilisé est importée, Le tableau
suivant mentionne les principaux fournisseurs de la France (tonnes) (2) (3)
Malaisie
Indonésie
Chine
Royaume-Uni
Belgique
Thaïlande
Zaïre
Bolivie
Autres
1974
1975
1976
1977
5
1
1
1
538
624
280
302
452
3 706
1 962
1 461
825
437
407
280
380
511
4 980
1 919
3 516
2 330
658
669
777
281
465
557
296
155
620
692
991
632
559
585
11 700
9 969
10 602
10 080
- 7-
III - UTILISATION DE L1ETAIN
L'étain est surtout employé pour la fabrication du fer blanc,c«L'-tíconsomme près de la moitié de la production mondiale. Les alliages pour la soudure en sont
la deuxième utilisation.
La production mondiale de fer blanc est donnée ci-dessous (3) (4) (23).
Production mondiale de fer
blanc T/an
1971
1972
1973
1974
1975
1976
12 800 000
12 300 000
13 700 000
14 700 000
11 900 000
13 400 000
14 100 000
80 500
76 600
81 800
86 500
75 100
80 400
80 370
Consommation
d'étain pour
1 ' étamage
3
1977
°' 63 °' 6 2 °' 5 9 °' 5 9 °' 63 °' 6 0
**
°'
Ici aussi, les statistiques en tonnage sont trompeuses : dire que la
consommation d'étain par tonne de fer blanc est tombée de 12,7 kg en 1954 à 5,7 kg
en 1977, soit un gain de 55 %, c'est négliger la diminution de l'épaisseur moyenne.
En effet, ce n'est pas avec des tonnes qu'on fabrique des emballages, mais
avec des mètres carrés.
Or le revêtement moyen d'étain par mètre carré a évolué comme suit :
en 1954
1964
1974
1977
28
18
12
10,7
grammes par m 2
"
"
"
"
"
"
"
" "
Le gain réel n'est donc pas de 55, mais de 62 % avec, bien entendu,
les économies d'énergie correspondantes.
De nouveaux gains pourraient résulter prochainement d'une modification
des taux d'étamage nominaux, actuellement à l'étude.
- En France
- La consommation d'étain est très stable : 11 000 t/an.
Le métal est revendu en France par l'intermédiaire de cinq sociétés (1)
- SOGEMET
'
- BRACONNOT (groupe Billinton Shell)
2 500
3 000 t soit 25 % du marché
2 500
3 000 t soit 25 % du marché
- 8 -
- SOVEMA (filliale de Brossette)
agent de la marque BANKA d'Indonésie
2 000 t
- SOCIETE FRANÇAISE DES MINERAIS ET METAUX 1 000 à 1 200 t
- ALLIAGE D'ETAIN ET DERIVES
1 000 à 1 200 t
Les principales utilisations françaises de l'étain ont été pour l'année 1974 (5)
- Travail de l'étain 192 t
Utilisant l'étain -
laminé,en planche
filé
en poudre
sous forme de tuyau
sous forme d'anode.
- Revêtement d'étain 6 597 t
Principalement de l'étain employé pour la fabrication du fer blanc
(6 117 tonnes soit 93 % de la catégorie et 54 % du tonnage d'étain neuf
consommé.
Les trois grands producteurs de fer blanc en France sont :
- Sacilor (Sollac)
- Carnaud (Basse Indre près de Nantes)
- Usinor (Mardyck.près de Dunkerque)
Les autres revêtements d'étain sont en voie de disparition
- étamage
-
de fils
de feuillard
d'ustensiles
de pièces pour électroménager.
Le tube souple (20 t en 1974 plus de 100 t électroménager en 1964)
n'est plus utilisé qu'en brasserie pour faire les raccords.
- Alliages blancs 3 247 t
- Alliage pour soudure : 2 300 t dont :
- 1 825 t pour la soudure (baguettes, lingots)
- 475 t pour la soudure fils
pâte à souder
poudre
- 9-
Une dizaine de sociétés se partagent le marché des alliages blancs
parmi lesquelles :
-
PENARROYA
AFFIMET
COMPAGNIE FRANÇAISE DE L'ETAIN
ALLIAGE ETAIN ET DERIVES.
- Poteries d'étain : 170 t
Très à la mode, elles se sont beaucoup développées ces dernières années
- Alliages d'imprimerie (composé de plomb-étain-antirooine), ils ne sont plus
utilisés du fait du développement de l'offset, mais les quantités stockées
par les imprimeurs sont vraisemblablement importantes.
- Alliages cuivreux (bronze) 640 t
Principaux producteurs : - TREFIMETAUX
- BRONZE INDUSTRIEL (à Bobigny)
- Produits chimiques : 290 t de métal contenu,
IV - LE FER BLANC ET LES PRODUITS ASSIMILES
4.J - DEFINITION
- Fer blanc :
Aux termes de 1'Euronorm (145-78) et de la norme AFNOR (A 36 150), le
fer blanc est un produit laminé plat en acier extra doux, revêtu d'étain.
Son épaisseur est inférieure a 0,50 mm.
- Fer noir :
C'est un produit laminé plat en acier extra doux dont la surface n'est
ni traitée, ni huilée.
- Fer chromé
II est revêtu d'une combinaison de chrome métal et d'oxyde de chrome.
Les fer blancs et les produits assimilés (fer noir et fer chromé) sont
susceptibles de recevoir différents vernis et d'être décorés par impression
en offset (1).
- 10 -
4.2 - LES COMPOSANTS
par son épaisseur et sa raideur apporte surtout les propriétés mécaniques. Dans certains cas, par sa composition chimique et son mode d'élaboration, il peut améliorer
la résistance à la corrosion du fer blanc.
Il existe trois types d'acier appelés L, MR, MC.
Un acier L est à faible teneur en métalloïde et en éléments métalliques résiduels . Il est destiné aux conserves particulièrement agressives,
L'acier MR est conseillé lorsque le milieu alimentaire est moyennement ou peu
corrosif, les restrictions relatives au phosphate et au cuivre sont allégées
et celles relatives aux éléments résiduels supprimées.
Pour une faible agressivité du produit à conserver l'acier MC est suffisant.
CARACTERISTIQUES DES ACIERS (ASTM)
L
Carbone
Manganèse
Phosphore
Soufre
Silicium
Cuivre
Nickel
Chrome
Molybdène
Autres éléments
0,13
0,60
0,015
0,05
0,010
0,06
0,04
0,06
0,05
0,02
MR
0,13
0,60
0,020
0,05
0,010
0.,20
MC
0,13
0,70
0,15
0,05
0,010
0,20
le métal utilisé est de première fusion et le titre moyen utilisé actuellement
est de 99,75 % en étain.
4.3 - MODE DE FABRICATION
Le processus de fabrication par étamage électrolytique est le suivant :
La bande d'acier en rouleau est successivement débobinée, dégraissée
et décapée. Elle subit ensuite 1'étamage électrolytique suivi de la fusion de 1'étain
pour obtenir le brillantage ; une trempe à l'eau froide est alors réalisée, suivie
d'un traitement chimique qui enlève la couche d'oxyde d'étain formée lors de la
fusion au profit d'une nouvelle couche d'oxyde de composition et d'épaisseur contrôlées. La bande est enfin recouverte d'une mince pellicule d'huile et livrée aux utilisateurs .
L'alliage fer-étain
L'alliage Fe-Sn 2 est obtenu par diffusion de 1'étain dans l'acier. Il se
forme lors de l'opération du brillantage du fer-blanc électrolytique. Plus la couche
de ce composé intermétallique est continue plus le fer blanc résiste à la corrosion
galvanique en milieu acide.
- 11 C À S ;•_' • . •
(ii,2
0 . 2 1 O . i sillicouliiï/cï !
0.S7
10,5 1 11.» « / S -
0.J7 a
0.1
>
1.2 1 1,6 i/sr U o u b l «
fjc<)
En faisant appel a des variantes de fabrications brevetées une telle
continuité peut être atteinte et conduit au fer blanc de type K .
TYPES DE FER BLANC COURANT C22)
Tableau 1 : Taux d'étamage du fer-blanc et amé £ chaud
Codifie;ation
Taux d'êtamage nominal
Nouvelle
Ancienne
H 12/12
H 15/15
r 2»*
r 30
Taux d'étamage moyen
minimal
g/»2
24,0
30,0
21,0
26,0
Tableau 2 : Taux d'êtamage pour le fer-blanc ëlectrolytique à étamage égal
Codification
Nouvelle
E 2 , 8 / 2,8
E 5 , 6 / 5,6
E 8 , 4 / 8,4
E 01,2/11,2
Ancienne
E
E
E
E
1
2
3
4
Taux d'êtamage nominal
(g/m 2 )
Taux d'étamage moyen
minimal (g/rr)
Sur chaque
face
Total des
deux faces
Total des deux faces
2,8
5,6
11,2
16,8
22,4
5,6
8,4
11,2
4,9
10,5
15,7
20,2
Tableau 3 : Taux d'êtamage pour le fer-blanc électrolytique à étamage différentiel
Codifica::ion
Nouvelle
D 5,6/2,8
D 6,4/2,6
D 8,4/5,6
D 11,2/2,8
D 15,1/5,6
Ancienne
E 2/1
E 3/1
E 3/2
E 4/1
Taux d'étamage nominal
(g/B2)
Sur une
face
5,6
8,4
8,4
11,2
15,1
Taux d'étamage moyen
minimal (g/ffl2)
Sur l'autre Sur une
face
face
2,8
2,8
5,6
2,8
5,6
4,75
7,85
7,85
10,1
13,4
Sur l'autre face
2,25
2,25
*,75
2,25
4,75
- 12 PRODUCTION CONSERVES EN FRANCE (tableau 4-)
(en 1 000 t demi brut)
Légumes
Tomates
Champignons de couche
Plats cuisinés
Spécial. françaises & divers
Total conserves agricoles
Fruits et confitures
Poissons
Viandes
Pet foods
1970
1971
1972
1973
1974
1975
197 6
1977
753
66
59
211
12
837
56
77
232
13
751
55
102
250
13
844
69
101
283
11
978
68
108
290
16
968
77
103
287
20
669
53
101
310
15
940
55
115
340
19
1 101
1 215
1 171
1 308
1 460
1 455
1 148
: 469
158
94
75
60
159
99
79
70
139
88
79
85
212
91
104
130
196
105
111
156
156
99
91
175
202
92
104
210
160
102
112
250
1 622 1 562
1 845
2 028
1 976
1 756
2 093
1 488
Total conserves (1)
1978
1979
(en 1 000 t)
CONSOMMATION FER-BLANC + FER NOIR + T.F.S.
Métal mis en oeuvre par grands secteurs d'utilisation finale
1 - Boîtes conserves
Conserves agricoles
Fruits et confitures
Poissons
Viandes
Pet foods
172
25
29
14
9
192
25
31
15
11
184
22
27
16
12
185
193
30
27
20
20
25
Boissons
Produits laitiers
249
5
40
274
5
40
261
4
41
Solde E - 1 (2)
294
- 8
319
- 6
Total boîtes conserves
286
12
40
33
35
14
4
30
23
23
189
20
28
16
26
153
26
26
21
32
193
21
29
23
38
282
5
29
294
5
25
279
4
20
258
6
22
304
10
22
306
- 6
316
- 4
324
- 6
303
-12
286
-17
336
-21
313
300
312
318
291
269
315
13
41
34
36
16
4
17
47
37
37
17
4
39
51
38
32
6
3
12
42
56
30
31
6
3
10
1
46
53
30
30
6
1
38
49
26
27
5
2
8
1
o
2 - Boîtes diverses
2
2
2
35
51
38
34
6
3
10
1
140
-
146
-
161
+ 1
178
+ 2
182
156
179
180
Solde E - 1 (2)
+ 5
+ 5
+ 2
+ 2
Total boîtes diverses
140
146
162
180
187
161
181
182
20
9
20
10
19
11
22
13
22
14
21
12
24
11
22
10
29
Autres alim. non conserv.
Peinture
Chimie
Lubrifiants
Entretien (3)
Pharmacie
Aérosols
Tableaux
X"
• 3
11
1
Co
3 - Bouchages (4)
Bouchons couronnes
Autres Doucnages
30
30
35
36
33
35
32
455
489
492
527
541
485
485
529
10
10
10
19
20
18
23
23
TOTAL GENERAL
465
499
502
546
561
502
508
552
567
572
Consommation apparente
470
497
512
537
601
470
546
575
554
552
Différence
+ 5
- 2
+10
- 9
+40
-33
+38
+ 23
-13
-20
Total bouchages
Total boîtes et bouchages
4 - Autres utilisations
(1)
(2)
(3)
(A)
En boîtes seulement
Tonnages nets des emballages, multipliés par 1,20
y compris les aérosols jusqu'en 1972
y compris le métal utilisé pour la fabrication de bouchages destinés à l'exportation.
- 13 -
Le type E 2,8/2,8 est principalement utilisé pour la fabrication des
boites vernies,
A l'extrême opposé le type E 11,2/11,2 correspond au domaine d'utilisation des boites exemptes de vernis,
4.5 - IMPORTANCE Dû FER FLANC EN FRANCE
En 1977, les usines françaises ont livré 977 000 t de fer blanc et
produits assimilés, dont 916 000 tonnes de fer étamé soit 6,6 % de la production
mondiale qui s'est élevée à 14 700 000 tonnes (1).
Sur ces 970 000 t, 491 000 t ont été exportées vers plus de cinquante
pays. Le reste soit 4-86 000 t à été utilisé en France,
Cette consommation intva, muros se répartit comme suit :
Ufin non +
d e fer> b l a n c
électrolytique
"
"
"
etame a chaud
13 000 t de fer chromé
13 000 t de fer noir
486 000 t
Si l'on y ajoute les 89 000 t importées la consommation apparente française a atteint 575 000 t (4) tableau 4. Le nombre des emplois liés à la production et à la vente du fer-blanc peut être évalué à plus de 16 000 (25).
4.6 - AVENIR DE CETTE PRODUCTION
La consommation apparente française est en développement constant : elle
a augmenté de 72 % au cours des dix dernières années.
La consommation annuelle ramenée en kg par habitant est de :
-
11,1
17,1
23
28,3
kg
kg
kg
kg
en France
en U.
aux USA
en Australie,
Cette faiblesse relative de la consommation française s'explique par le
développement restreint de certaines utilisations (boites de bières, boissons gazeuses et carbonatées).
En fait les principaux atouts actuels de l'utilisation du fer blanc
résident dans :
- La réduction de consommation de l'acier grâce au laminage à froid en continu et aux procédés de recuit favorisant la régularité des épaisseurs et des
duretés,
- La réduction de la consommation d'étain grâce au progrès du vernissage et à
l'étamage électrolytique qui permet un dosage rigoureux des dépôts.
- La diminution des rebuts par l'amélioration des procédés de coulée, et l'aug
mentation des formats de laminage,
- L'économie d'énergie non seulement dans la fabrication mais aussi dans les
manutentions et les transports grâce à l'allégement des emballages en fer
blanc.
- Les gains sur les volumes de stockage et de transport par l'étude de formes
• réduisant 1'encombrement.
4.7 - PRINCIPALES UTILISATIONS
- Boites en fer blanc nu avec dépôt d'étain relativement riche ; les boites
en fer blanc dont les fonds sont vernis peuvent être assimilés à ce
même type (6).
Ces boites sont encore utilisées pour les conserves de fruits et légumes.
- Boites en fer blanc vernis, fonds et corps, avec un dépôt d'étain relativement pauvre.
Ce type de boite dite "vernie or" en raison de l'aspect du vernis est
couramment utilisée pour les conserves de viandes, poissons, de plats
cuisinés, et aussi de légumes.
L'emploi de ces boites tend à remplacer progressivement les boites a corps
nu et à fonds vernis.
- Pour certains produits dont la couleur (fruits rouges ou bleus, fraises,
myrtilles) est altérée par le contact avec l'étain, ou qui en raison de
leur acidité (cornichons au vinaigre) risqueraient de perforer le ferblanc verni, au niveau des porosités de revêtement. Le fer blanc en
feuilles reçoit deux couches de vernis puis la boite fabriquée est
revernie au pistolet :
- soit simplement le long de l'agrafe du cylindre (rechampie),
- soit sur toute la surface intérieure (revernie).
- Le choix du typ_e_de_boite (forme et capacité)
Ce choix est effectué par les conserveries avec l'avis des fabricants
de boites. Des paramètres aussi divers que matières premières, équipement,
méthodes de fabrication, circuit commercial, réseaux des acheteurs, sécurité, prix... sont pris en considération pour le choix du type de boite.
- 15 -
La technique moderne consiste a agrafer et contresouder les corps ;
mais pour des productions relativement- peu importantes ne justifiant pas le
recours à un équipement hautement mécanisé, le montage des corps de boites
s'effectue par soudage à plat des deux bords. Les fonds sont le plus sonvent
sertis : le serti est une agrafe périphérique dont 1'étanehéïté est assurée
par un joint en caoutchouc synthétique. Pour les boites de sardines dites a
ouverture "à décollage" la fixation des fonds se fait par soudage (6). Il existe aussi des boites embouties ou embouties et étirées (2 pièces).
- Formats_des boites
- Les formats sont définis en France par les normes AFNOR 33 001
et 33 002.
- La boite 5/1 ronde mérite une attention particulière. C'est la boite
la plus couramment utilisée en France pour le conditionnement des conserves de
fruits, légumes et plats cuisinés destinés aux collectivités. Au cours de la
période 1970-1975 la production française a été de 60 à 70 millions de boites
par an.
La boite 5/1 est fabriquée par des moyens entièrement mécanisés à grande cadence. Une cadence de production de 100 boites/minute correspond à une capacité horaire de conditionnement de 25 m 3 ,
- De nouvelles normes sont en cours d'élaboration.
- Boites diverses
Cette appellation couvre toute»les boites dont le couvercle n'est ni
serti, ni soudé ; elle couvre également des emballages aussi différents que le
bidon d'huile, la boite de thé ou café, le '-"camion" de peinture de 3 à 25 kg
et plus ou le flacon aérosol pour les produits d'entretien,
- Bouchages
Le bouchon couronne en fer blanc, associé à un disque de liège ou de
plastique constitue pour une bouteille une fermeture inviolable, étanche aux gaz
et aux micro-organimes.
Des capsules en fer blanc sont également utilisées pour les bocaux à
large ouverture.
Enfin, de multiples systèmes de goulots, de bouchons à vis, de becs
verseurs etc. sont réalisés en fer blanc-
- 16 -
V - VERNIS PROTECTEURS UTILISES DANS L'EMBALLAGE METALLIQUE
5.1 - OBJECTIFS
Le premier objectif de l'emballage est la protection physico-chimique
du produit à commercialiser dans le cas de produits agressif*. La corrosion étant
un phénomène très complexe, la seule façon de l'éliminer est la protection interne
des boites au moyen de revêtement organique, En effet, les réactions superficielles
peuvent entraîner soit le bombage ou la perforation de la boite, soit la contamination métallique du produit contenu.
Les résines de bases qui entrent dans la composition des différents
revêtements organiques sont relativement peu nombreuses. Ce sont des substances
filmogènes.
Appliquées en couche mince à l'état de préparations liquides sur le support à vernir, à peindre ou a illustrer, ces substances se transforment par evaporation de leurs constituants volatils et éventuellement par réaction chimique, en
une pellicule solide qui adhère au support (7) ( 8 ),
5.2 - TYPES DE VERNIS
Les principaux liants utilisés appartiennent aux familles chimiques suivantes (8) :
- acryliques
- alkydes
- époxy phénolique, esters, ou urée
- oleorésineux
- phénoliques
- vinyliques
- polyuréthanes.
1 - Acryliques
H ou CH3
Structure d'esters de l'acide polyacrylique
C
Cou polymétacrylique) ou R représente un
C I
C
radical - CH3 - C2H5 etc.
I
structure
- CH 2 -
\
0-R
n
Propriétés
Adhérence, souplesse, dureté, résistance ou traitement thermique de
l'autoclave, résistance ou vieillissement, inertie chimique vis-à-vis des alcalins, bonne retention de couleur (200° C pendant 20 minutes sans altération de
la teinte), séchage par polymérisation sous l'action de la chaleur.
Utilisation
Vernis de surimpression, couchés blanc et de couleur, essentiellement
pour la protection et la décoration extérieure,
- 17 -
2 - Alkydes
Structure (exemple de synthèse)
CH20H - CHOH - CK20H +
Réaction de polycondensation
H..e*°* c _i= N . -*- - CH2 - CH - CH2 - 0-
glycerol
par exemple
O
\ o
¿
acide
phtalique
par exemple
'
0*^__
0<
/i=y
•
•
•
*•
"'
alkyde
(polyester
glycérophtalique )
Remplacements possibles du polyester par des acides gras dérivés d'huiles
végétales ou animales.
- possibilités d'adaptation aux besoins particuliers, peuvent être formulés en version dure, souple et si nécessaire, résistante aux conditions de la stérilisation .
- Bonne adhérence.
- Séchage partiellement par oxydation partiellement par polymerisation sous
l'action de la chaleur.
N'étant pas exempts de goûts, ils sont souvent utilisés pour la décoration extérieure des boites, comme vernis d'accrochage de surimpression, couchés blanc ou
de couleur.
3 - Epoxy-esters
Structure
Issue de l'esterification des résines epoxy par des acides gras d'origine
végétale ou synthétique.
Propriétés
- Pâleur, souplesse, brillant, La rétention de couleur varie avec le type
d'acide gras intervenant dans l'esterification. Ils sèchent en partie par polymérisation sous l'effet de la chaleur et en partie par oxydation,
- Bonne résistance chimique (surtout vis-à-vis des acides), résistance aux
températures de stérilisation.
- 18 -
Utilisation
Vernis de surimpression, couchés blanc et de couleur pour la protection
extérieure.
4 - Epoxyphéno1iques (les plus couramment utilisés)
Structure (exemple de synthèse)
CH3
CH2 - CH - CH2 -
0 -
- C -
- 0 - CH2 - CH - CH2 -
I
CH3
goupement
époxy
0
—0—CHoCH—CHo
CH:
IL- n,.
J
2 -y;
CH
possibilité de greffage de
la résine phénolique sur
I/motif
- CH2-CH-0 - ^ ^~C«Jphénolique le groupement époxy.
Mélange polycondensé de résines époxy et phénoliques aboutissant à un
réseau final tridimentionnel de reticulation plus ou moins serrée sous l'action de
la chaleur.
- D'une façon générale : souplesse, adhérence, résistance aux acides (caractère epoxy) inertie chimique (caractère phénolique).
- De plus résistance à l'action des polyphosphates, bonne barrière vis-à-vis
des composés sulfurés, absence de goût^ stabilité à la brûlure de la soudure, résistance aux emboutis profonds, tenue parfaite à toutes, les températures de stérilisation.
- Sèchent par polymérisation sous l'action de la chaleur.
Utilisation
Vernis d'accorchage, vernis "or" pour l'intérieur et l'extérieur de toutes
boites à usage alimentaire ou industriel, vernis pouvant être pigmentés (Al ou ZnO).
5 - Epoxy-urée
Structure
Combinaison de résine époxy et d'aminés
Propriétés
A la fois souplesse et densité, bonne résistance chimique, bonne stabilité thermique, en particulier excellente rétention de couleur aux étuvages les
plus sévères.
- 19 -
Utilisation
Vernis d'accrochage, vernis de finition, couchés blancs et de couleur,
6 - Oléorésineux
Structure
Triglycérides de formule générale
CH 2 - COOR
sont des radicaux
d'acide gras insaturés
CH - COO R 1
I
CH 2 - COO R2
Produits de réaction entre des résines naturelles ou synthétiques et des
huiles siccatives végétales (huile de lin, de bois de chine).
Propriétés
Souplesse, adhérence, inertie chimique vis-à-vis des acides. Ils sèchent
principalement par oxydation et quant ils sont mélangés aux résines synthétiques,
ils sèchent également partiellement par polymérisation sous l'influence de la chaleur.
Vernis "or" transparents ou pigmentés avec ZnO. Certains vernis "or"
entièrement basés sur des gommes naturelles et des huiles siccatives conviennent
parfaitement pour des boites devant contenir des produits acides. Les vernis pigmentés à l'oxyde de zinc ne doivent pas être utilisés en présence d'aliments
acides ou solides.
7 - Phénoligues
Structure
OH
/%
OH
+
H
vc*° —>
H
Formaldéhyde
f^^tl
j
^ /
CH 2 0W
Polymérisation avec
formation de pont méthyl è n e C H o u e ther C H
2
'
2-°CH 2
Phénol
(plus ou moins substitué)
De nombreuses modifications sont possibles (éthérification par alcool gras
saturé, esteirification par mono acide gras...).
- 20 -
Propriétés
Adhérents, résistant;«à la brûlure de la soudure et aux éraflures. Stable vis-à-vis des acides, très imperméable, ils empêchent la sulfuration du fer
blanc. Résistent très bien aux températures de stérilisation.
Thermodurcissants, ils sèchent par polymérisation sous l'action de la
chaleur.
Revêtement intérieur des boites à usage alimentaire (viandes et poissons en particulier). La charge doit être soigneusement contrôlée et relativement
faible, car les revêtementsphénoliques sont peu souples.
8 - Polyurethanes
Structure
Polyalcool R-OH
Polyisocyanate R'-N = C = 0
CH2OH - CH 2 - CH2 - CH20H + 0 = C = N -(CH2) -N = C = 0
butanediol 1.4
Hexamethylène diisocyanate
La reticulation est possible en partant de trialcools
Propriétés
- Souplesse bonne résistance chimique
- Résistance à l'abrasion,
9 - Vinyliques
Structure
i
4-CH 2 - CH
\
Cl
i
- CH - C H 2 —
C - CH 3
\\
0
Motif
motif
chlorure
acetate
Co polymerisation de composés vinyliques (acétate ou chlorure),
o
i
NH
I
(CH 2 ) 6
I
NH
I
CO
polyuréthane
- 21 -
Propriétés
Souplesse, adhérence (sur l'aluminium particulièrement), totale absence
de goût et d'odeur, thermoplasticité, inertie chimique, résistance à l'eau, au
viellissèment, lors de l'emboutissage. Température d'étamage limitée 170-17.5° C
sur fer blanc (risque de formation de points noirs au niveau des pores de revêtement d'étain).
utilisation
Vernis d'accrochage, vernis d'intérieurs et¿extérieurs, couchés blanc
et de couleur. Les vernis vinyliques sont utilisés en particulier en seconde
couche pour le revêtement intérieur des boites à bière et à boissons carbonatées.
En résumé, les caractéristiques d'utilisation des vernis les plus couramment employés sont résumés ci-dessous.
Epaisseur
Température
d'étuvage
Aptitude
(durée du
emboutissage
palier : 12 m n
environ)
Oléorésineux
4-6
195° C
Oiéorésineux + pâte
d'oxyde de zinc
7-9
195° C
Phénoiique
2-3
195° C
Epoxyphénolique
4-6
200° C
Vinylique
6-8
170° C
Acrylique (couché blanc)
12-
14
185° C
- 22 -
VI - ORIGINE ET VOLUME DES DECHETS EN FRANCE
6.1 - ORIGINE DES DECHETS
6.1.1 - Vo.cM.ttb d e jabfilcjaAJjan du fann bùinc.
Lors de l'inspection de la bande étamée, certains défauts peuvent être détectés. Un cisaillage permet d'éliminer les portions mauvaises. Les parties éliminées
constituent les déchets neufs de fers blancs. Ceux-ci ne sont ni vernis, ni imprimés.
En 1974 le tonnage de chutes de fabrication est de l'ordre de 12 000 t,
soit 1,2 % du fer blanc produit.
6.1.2 - Vé.ckzt¿ d<¿¿> o¿¿H.e¿ dz
Ils sont constitués de trois catégories :
- Dans les usines de fabrication de boites, lors du cisaillage en bande des
feuilles rectangulaires destinées ensuite à la fabrication des corps de boites, de très minces rives sont éliminées. Elles peuvent avoir été vernies ou
imprimées ;
- Les pièces circulaires (fonds ronds) sont découpées à la presse dans des feuilles qui sont préalablement découpées en quinconce à partir de la bande pour
diminuer les pertes en métal. Il n'en demeure pas moins des "étoiles" entre
les cercles découpés. L'ensemble de ces étoiles forme la "filandre" qui est
généralement vernie.
- La qualité des fabrications de boites et des bouchages est étroitement surveillée.
Les contrôles éliminent les produits hors tolérance ou présentant des défauts.
Ces déchets industriels sont constitués de produits plus ou moins achevés
comportant souvent un revêtement d'encre ou de vernis et éventuellement une soudure.
Les boites rebutées peuvent exceptionnellement comporter leur fond.
En 1974, le tonnage des chutes, rebuts et autres déchets des usines a été
d'environ 74 000 tonnes (1).
6.1.3 - VíckztÁ KÍÁuJUant dz ¿a conAommcutLon
Pour 1974, il apparaît une consommation de 463 000 t d'emballages, bouchage» et objets divers.
La production totale de déchets de fer blanc en France pour 1974 s'èleve
à :
12 000 t
74 000 t
chutes de fabrication
chutes et rebuts de fabrication
86 000 t
463 000 t
de déchets industriels
d'emballages et bouchages
549 000 t
au total.
- 23 -
Ces 549 000 t contiennent en moyenne 6 kg d'étain par tonne de fer blanc
soit environ 3 300 tonnes d'étain
6.2 - CIRCUITS ACTUELS DE RECUPERATION
6.2.7 - Vtokvbb ¿
Les 86 000 tonnes de déchets industriels sont récupérés en totalité, étain
et acier. Mais la capacité française actuelle de désétamage est quasiment nulle. La
majeure partie de ces feuilles étamées est donc vendue à des désétameurs étrangers
principalement du marché commun (Allemagne-Italie),
6.2.2 - Vtchzt de coruommcutLon
Les déchets résultant de la consommation (463 000 t) se retrouvent dans
la grande majorité dans les circuits de collecte des ordures ménagères.
Il semblerait que la consommation d'emballages en fer blanc soit beaucoup
plus élevée dans les grandes villes que dans les campagnes.
La répartition de ces 463 000 tonnes peut être estimée comme suit :
- 150 000 sont incinérées, mais 1'étain n'est plus récupérable car d'une part
il a été volatilisé lors du chauffage, d'autre part il a diffusé dans le fer
augmentant la couche d'alliage fer-étain,
- 60 000 tonnes sont dirigées sur les usines de broyage et de compostage , ou quelques milliers de tonnes sont récupérées par tri magnétique pour être livrées
à la sidérurgie. L'étain pourrait être récupéré,
- 253 000 tonnes vont à la décharge où plusieurs milliers de tonnes sont récupérée» et remises dans le circuit. Ici encore, 1'étain pouraît être récupéré
à partir de ces ferrailles.
- 24 -
VII - BILAN ETAIN DU FER BLANC
- Déchets industriels livrés aux désétameurs étrangers 516 t récupérées
- Dans les machefers et les cendres d'incinération 1 200 t difficilement récupérables
- Dans les ferrailles livrées aux aciéries 384 t récupérables.
516 t sont directement récupérables. Cette valeur pourrait être augmentée
dans de fortes proportions par un tri magnétique au niveau des usines de compostage. Le tonnage récupéré s'élèverait alors à 910 tonnes sur les 3 300 t utilisée»
pour la fabrication d'emballage soit 27 %.
Dans un stade ultérieur, si une partie des ordures actuellement mises en
décharge était systématiquement triée, 240 tonnes d'étain supplémentaires pourraient être récupérées.
- 25 -
VIII - PROCEDES DE RECUPERATION
Les principales méthodes connues pour la récupération de l'acier ou de
l'étain se répartissent de la façon suivante :
- l'incinération
- le désétamage par chloruration
- le désétamage acide
- le désétamage alcalin
- la récupération dB l'étain à partir des solutions alcalines
- le désétamage par electrolyse directe des déchets en milieu alcalin.
8.1 - INCINERATION
Principe
C'est essentiellement une méthode de récupération de l'acier.
Les boites en fer blanc jetées
dans les ordures ménagères sont incinérées avec celles-ci. Une extraction magnétique est effectuée pour séparer les
ferrailles. Dans ces conditions, une grande partie de l'étain est perdue dans
les fumées. De plus, les ferrailles désétamées ainsi obtenues sont souvent contaminées par des traces de cuivre, provenant des divers matériaux contenus dans les
déchets urbains.
La récupération des métaux à partir des cendres volantes provenant des
filtres de l'incinérateur n'a été étudiée qu'expérimentalement au Bureau de recher
ches géologiques et minières.
Ces essais de récupération ont été réalisés par traitement thermique.
90 % de l'étain présent dans les cendres est récupéré sous forme de chlorure
après grillage en milieu réducteur à 900° C. En présence de chlore gazeux tous
les métaux passent à l'état chorure à une température de 800° C (9).
8.2 - DESETAMAGE PAR CHLORURATION
8.2.1 Un courant de chlore gazeux sec, balaye les déchets étamés. Il se forme
alors du tétrachlorure d'étain Sn Cl^,
%. 1.1 - HUhodz
Les déchets étamés sont mis en balles pressées après avoir été dégraissés.
Puis ils sont introduits, selon une méthode ancienne utilisée par Goldschmidt,
dans des cylindres en acier de 2,50 m de diamètre sur 8 m de hauteur formant
autoclave (10).
- 26 -
Le chlore gazeux provient de bouteilles contenant du chlore liquide.
La pression, dépendant de la température de stockage des bouteilles contenant le
chlore, est voisine de 3 atmosphères à 0° C et 6,5 atmosphères à 20° C.
Pour absorber la chaleur de réaction, les parois extérieures sont refroidies par un courant d'eau. En effet la température doit être maintenue inférieure à 4-0° C pour éviter la chloruration de l'acier.
Le déroulement de la réaction est suivi par l'observation de la pression. La formation de Sn Cl^ liquide absorbe environ 15 litres de chlore gazeux
par 100 g d'étain converti sous la pression de 3 atmosphères, La stabilisation de
la pression indique la fin de la réaction.
La condensation du tétrachlorure d'étain et la récupération de l'excès
de chlore ne sont pas décrits,
Les ferrailles doivent être bien lavées après le désétamage, sinon elles
se corrodent très rapidement et ne sont plus réutilisables,
8.2.3 - UtitL&cutLon
Autrefois le chlorure d'étain Sn CI4 était converti en chloro-stannate
d'ammonium (pink salt) utilisé pour l'apprêt de la soie avant teinture. Cet emploi à considérablement diminué avec l'apparition de fibres synthétiques comme
le nylon. Mais Sn Cl^ est maintenant utilisé pour la production de composés organo-stanniques qui sont utilisés par les plasticiens pour le P.V.C. et aussi comme
pesticides.
La méthode de production de ces composés est la réaction de Sn Cl^ avec
des réactifs de Grignard (du type R-chlorure de magnésium, en R est un groupement
alkyl ou aryl).
Mg + RC1 •*• R-Mg Cl
UR-Mg Cl + Sn Cli, •+ Sn R 4 + H Mg Cl 2
8.3 - DESETAMAGE ACIDE
S.3.1 L'action de solution démétallisante sur le métal à éliminer est variable.
L'action de l'acide chlorhydrique sur les métaux est fonction de leurs positions
dans l'échelle des potentiels,
S.3.2 - UUkodz
Les pièces à désétamer sont placées dans un bain .d'acide chlorhydrique
dont la concentration n'est pas mentionnée, A cet acide est ajouté 15 g/1 d'antimoine. La température du bain doit être voisine de 20° C. La durée du désétamage
n'est pas mentionnée.
- 27 -
S.3.3 - Utlti&atLon
Cette technique est surtout employée en usine pour des pièces dont la me
tallisation a été défectueuse (11),
8.4 - DESETAMAGE ALCALIN
S.4.1 Les résidus étamés sont plongés dans une solution alcaline avec l'ajout
d'un oxydant comme le nitrate ou le nitrite de sodium. Une solution de stannate
alcalin est alors obtenue selon la réaction :
2 Sn + 3 NaOH + NaN03 -»• 2 Na2Sn03 + NH 3
S.4.2 - U&thode.
Description du procédé
Déchets étamés
+
1 - Elimination des débris
+
2 - Elimination des vernis
+
3 - Désétamage alcalin
+
4 - Purification de la solution
1 -Elimination des débris .
- Technique allemande : la méthode utilisée par la Société Goldschmidt est mal
connue (ÏÏT, la purification des morceaux déchiquetés est réalisée par un procédé
chimique humide ou thermique qui favorise l'élimination d'une partie des graisses et des laques,
"" ÏË£]}2iaye_américaine
: au
cune information détaillée n'est donnée.
ilíE_ÍE£^i2Ht_E2YíÉÍialie
les déchets de fer blanc sont dégraissés par une
solution de 3-5 g7ï de soude caustique et de 1,2 à 2,4 g/1 d'une substance mouillante non précisée. La solution est recyclée après élimination des graisses. La
température du bain est inconnue,
2l_ÎË£îînique_soviétique (15) les déchets sont dégraissés par une solution à 2 %
de carbonate de sodium. La température est de 70° C.
3è_technique soviétique - Usine de Leningrad (14), Lavage à froid avec de la
soude additionnée de détergents,
2 - Elimination des vernis
Technique allemande : la destruction des vernis ou laques de protection est faite
par voie thermique : volatilisation à 300° C, II est supposé qu'une partie de
l'étain diffuse dans le fer.
- 28 -
- Technique_américaine : les déchets de fer blanc sont chauffés à 96° C. La durée
de l'opération n'est pas précisée ainsi que les réactants.
ïË£ÎîBiaH5E_SYi§ïiaHËS : ^ semblerait que l'élimination des débris et celle des
vernis se fassent simultanément.
3 - Dêsëtamage alcalin
- Technique allemande : le dêsétamage sodique est réalisé à une température de 6090° C l'étain se transforme en stannate alcalin. La concentration en soude du
bain n'est pas connue. La perte de produits chimiques lors des transferts serait
peu importante,
- Technique américaine : après élimination des laques la concentration de la solution alcaline est voisine de 10-60 g/1, et contient des résidus de peintures
organiques qui sont éliminés de la solution par filtration. La composition de
la solution de dêsétamage varie dans de larges proportions. La température n'est
pas connue. Le dêsétamage peut être effectué de deux façons :
- soit en un seul passage dans une solution alcaline. La concentration en
soude varie de 80 à 200 g/1, celle de l'oxydant est voisine de 40 à 60 g/1.
Quand la concentration en étain atteint 50 à 60 g/1 la solution est retirée du circuit de dêsétamage pour la récupération de l'étain. Si la concentration
en agent oxydant est encore importante le dêsétamage peut continuer,
- Soit par un seul passage dans plusieurs cuves de solutions alcalines. La
concentration en soude dans la dernière cuve de dêsétamage peut dépasser 250 g/1 et
celle des oxydants 60 g/1. La solution est alors réinjectée dans les cuves de tête
jusqu'à épuisement des agents oxydants, L'étain est récupéré de la solution recyclée ne contenant plus d'oxydants (15).
- le technique_soviétique : la solution alcaline de dêsétamage est composée de 3555 g7ï de soude et de 10-15 g/1 d'acide nitrobenzoïque. La température de bain
est de 90-93° C. Le dêsétamage dure de 1 à 3 heures, A saturation de la solution
par l'étain (concentration 12-15 g/1) la liqueur est transférée dans l'électrolyseur.
- 2è technique soviétique : La concentration de la solution alcaline est de .40 g/1
de soude. L'oxydant est le méta-nitrobenzoîque ajouté* à raison de 20-25 g/1. La
température du bain n'est pas connue ainsi que la durée. La consommation de
réactif pour une usine de 800 t/an est de : . Na2Co3
550 kg/t d'étain
NaOH
Na nitrobenzoate
150 kg/t d'étain
5Q
é
e
Vapeur
100 t/t d'étain
Eau
470 t/j d'étain.
- 3è technique soviétique (usine de Leningrad) : dêsétamage alcalin avec une concentrât ïon~de~scmdë~de~25-35 g/1. La température est de 70° C, La consommation en
soude est de 590 kg/t d'étain.
Remarque : L'aluminium réagit violemment avec des solutions alcalines de dêsétamage
et entraine des pertes très importantes en soude.
- 29 -
4 - Purification de la solution alcaline
Technique allemande : la purification de la solution de stannates est obtenue
par l'ajout d'hydrogène sulfuré qui précipite les métaux lourds sous forme de
sulfure métallique.
ïê^BïSyî.^ïïaEÎEËÎÏÏË : l a solution de désétamage obtenue est contaminée par des
résidus de vernis, des petits morceaux d'acier, des oxydes de fer hydratés, de la
silice et autres débris. La majorité de ceux-ci peut être éliminée par décantation physique.
Les impuretés solubles sont principalement constituées par :
- le plomb
- l'arsenic
- l'antimoine
- le zinc
- l'aluminium
- le cuivre
- les composés de la silice.
L'addition de sulfure de sodium permet d'éliminer la majorité du plomb,
zinc, cuivre et une partie de l'antimoine ainsi que des traces de cobalt, nickel,
molybdène, manganèse, argent, bismuth, cadmium qui ont été apportétjpar l'étain de
première fusion. La quantité utilisée de sulfure n'est pas précisée,
- Techniques soviétiques : aucune indication n'est fournie sur la purification des
solutions alcalines.
5 - Remarque
»
L'épaisseur du dépôt d'étain (1,5 %) des boites étamées en URSS est supérieure à celle du dépôt des boites des pays occidentaux (0,6 %) (15).
S.4.3 - RZcupln/vbLon de VQXOÂJI
CL
pojvtui á<¿Á ¿olwtionA aJtcaZinza
Après l'obtention de la solution de stannate de sodium la récupération de
l'étain peut-être effectuée de trois façons (15) :
- cristallisation sous forme
pas formellement établies.
Na Sn(0H)g dont la structure et la formule ne sont
- acidification par la dioxide de carbone ou l'acide sulfurique pour obtenir la
précipitation de l'oxyde d'étain SnÛ2, H2O,
- 30 -
^
: Le refroidissement d'une solution de stannate entraîne sa
cristallisation.
- La réaction de formation du stannate peut s'écrire :
2 Sn t 3 NaOH + NaN03 ->- 2 Na2Sn03 t NH3
En réalité N 2 et NH3 sont produits en égal volume selon l'équation plus
détaillée :
9 Sn + 6 NaN03 + 12 NaOH t 24 H20 •*• 9 Na2Sn(HO)6 + 2 N 2 + 2 NH3 d'où une
consommation de réactif de :
- 0,468 kg de nitrate de sodium par kg d'étain récupéré
- ou 0,578 kg de nitrite de sodium par kg d'étain récupéré.
En pratique la consommation d'oxydant est supérieure du fait :
- d'une mauvaise attaque
- de la présence de laques sur les boites,
D'autres agents peuvent être utilisés comme le thiosulfate ou le métanitrobenzoate de sodium. La réaction s'écrira alors :
Na2 SN(OH)6 + 2 X~ + 2 H + ->- SnO2,
H 2 0 + 2 NaX +(4-n) H20 (avec HX acide).
¿on : Différents acides peuvent être utilisés comme :
- acide fort : l'acide sulfurique
- acides faibles : le dioxyde de carbone
les oxydes d'azote.
Les raisons économiques incitent à utiliser les acides faibles de préférence aux acides forts qui détruisent la soude et empêchent son recyclage :
- C0 2
Lors de l'utilisation du gaz carbonique la soude peut être récupérée par
un traitement à la chaux. Celui-ci permet l'élimination des impuretés.
- No - No 2
Les oxydes d'azote sont des agents oxydants, pouvant être oxydés. Cependant
la neutralisation ne peut être totale avec ces réactifs.
Un mélange dioxide de carbone-oxyde d'azote peut être utilisé.
- 31 -
Les acides faibles ne produisent pas un oxyde d'étain hydraté piar, mais
un réactif qui s'apparente a un polymère de la forme (SnO2) Na OH (H20) ou x est
voisin de 6. Ce produit peut être utilisé pour obtenir un sÇannate de socîium commercial qui peut remplacer le stannate de sodium cristallisé obtenu directement à
partir des bains de désétamage.
Cet hydrate peut être débarassé des ions sodium par l'acide sulfurique
et semble très utilisé pour les applications chimiques de l'étain.
1 - Méthode
anoc
lE£!}2Í9HE_.n!§?!Í£.Í£.
les e t cathodes sont en alliage de fer. La densité de courant varie suivant la concentration de la solution. Par exemple, pour
une concentration initiale en étain de 110 à 120 g/1 la tension par cellule
est 2,2 V la densité de courant 1,3 A/dm2 à la cathode. La température du bain
est voisine de 88° C. La durée de 1•electrolyse n'est pas précisée.
le Technique Soviétique : la solution de stannate est introduite dans l'électrolyseur lorsque la concentration en étain atteint 12-15 g/1. Les anodes sont
insolubles. La densité cathodique est de 3,5 à 5,5 A/dm3. Les dépôts d'étain sont
denses. Le temps de séjour de la solution dans 1'électrolyseur n'est pas mentionné.
2è Technique Soviétique : (usine de Leningrad) 1'electrolyse des solution*se
fait dans 9 cuves parallèles à 11 cathodes d'environ 1 m 2 de surface. La densité
de courant est de 5.5 A dm2. La teneur de la solution en étain est de 15 g/1
d'étain. Les jus sortant de 1'electrolyse sont recyclés vers l'extraction. Aucun
temps de séjour n'est précisé.
2 - Remarque
- Deux problèmes principaux apparaissent au cours de la récupération
électrolytique de l'étain.
- L'augmentation du courant cathodique,
II en résulte un mauvais rendement électrique et une surconsommation
faradique. Il est reconnu que toute electrolyse n'est rentable quel
que soit le coût de l'électricité qu'à partir d'un rendement cathodique de 50 %.
- L'apparition d'hydrogène natif.
Le rendement efficace ne doit pas être supérieur à 75 % pour ne pas
avoir de dégagement d'hydrogène. De plus, il est nécessaire d'éliminer les impuretés organiques provenant de la dégradation des laques ainsi que celles inorganiques provenant des silicates et aluminates ; ces impuretés augmentent la résistivité de la solution et
obligent a élever le potentiel. Ce phénomène favorisera l'apparition
d'hydrogène natif.
- 32 -
Certains oxydants ajoutés lors du désétamage sont régénérés
lors de 1'electrolyse. Il s'agit souvent de l'acide méta-nitro-benzoïque
qui est réduit par l'étain en azoïque et 1'electrolyse par oxydation
anodique de 1'azoïque régénère les composé*nitro et nitroso (13).
8.5 - DESETAMAGE PAR ELECTROLYSE DIRECTE DES DECHETS EN MILIEU ALCALIN
5.5.1 - PJU.ncU.pz
L'étain se dissout lentement à température ambiante en milieu alcalin.
Si un potentiel est appliqué, les ions sont rapidement dirigés vers le pôle négatif.
Les dépôts d'étain obtenus sont spongieux. Le métal obtenu est pur et titre entre
95 et 97 % d'étain métal. Ses principaux contaminants sont le plomb et le fer.
5.5.2 - MXhodz
Description du procédé
Déchets étamés
+
1 - Elimination des débris
+
2 - Elimination des vernis
+
3 - Désétamage par electrolyse directe des déchets
en milieu alcalin
L'élimination des débris et vernis a été étudiée aux paragraphe 8.M-.2.1
et 8.4.2.2.
1 - Désétamage par electrolyse directe
- Technique américaine : les résidus de fer blanc sont rassemblés dans des paniers" j ôuânt~ïê~r5Ïë~d ' anode , les cathodes étant suspendues dans 1'electrolyte.
La température ne doit pas être inférieure à 70° C. Le meilleur rendement est
obtenu pour une température proche de celle de 1'ebullition. L'evaporation doit
être réduite au maximum. La réaction est complète au bout de 4 heures. Le taux
de dépôt d'étain est voisin de 1 kg pour 1 000 A/h (16), Les réactions aux électrodes ne sont pas mentionnées ni la composition des bains, ni la masse de fer
blanc présente dans les paniers.
le Technique : les déchets contenant l'étain sont chargés dans des paniers
cathodiques perforés Les cathodes sont en tôle de fer disposées entre les paniers.
L'electrolyte est de la soude à 60-80 g/1.. La teneur en étain varie de 7 à 15 g/1.
La densité de courant cathodique est de 1,5 à 2 A/dm2, la température 85-90° C.
La durée du traitement est de 3 à 5 heures. Les dépôts d'étain sont spongieux.
2è Technique :• les déchets d'étain sont placés dans 1•électrolyseur dont des
dimensions sont :
diamètre 2,5 m
hauteur
2
m
capacité 18,5 m 3 .
- 33 -
La composition de 1'electrolyte est la suivante :
Soude caustique
Acide nitrobenzoîque
Etain
40 g/1
5-10 g/1
5-15 g/1..
Les anodes solubles sont des déchets de fer blanc dont le tonnage
n'est pas mentionné, se trouvant dans des paniers perforés, 40 cathodes sont
suspendues sur un seul conducteur. La densité cathodique du courant est de 5 A/dm2,
celle anodique 0,05 A/dm2. Il est nécessaire de maintenir la solution en agitation. La durée du traitement est de 3 à 5 heures(15), Les dépôts d'étain sont
denses.
- Technique utilisée lors de_la_démétallisation (11) des pièces dont l1électrodéposition a été défecteuse.
Les réactants employés sont :
NaOH
100 g/1
métasilicate de soude
80 g/1
sels de seiguette
50 g/1
densité de courant
4-5 A/dm2,
Les cathodes.et la cuve sont en fer,
Le temps de séjour dans les cuves n'est pas précisé.
IX - DIFFICULTES DU DESETAMAGE
L'obtention du bon désétamage est conditionnée par la propreté des
déchets (16) (17),
Des difficultés apparaissent dans trois secteurs particuliers :
- les boites usagées
- la récupération de l'êtain des solutions
- les procédés.
9.1 - LES BOITES USAGEES
Le désétamage nécessite : (17)
- l'ouverture des boîtes au niveau de la soudure,, qui dans plus de 90 % des
cas est disposée le long d'une génératrice du cylindre, de manière à récupérer les 26
à 29 % de l'étain total, associé à la soudure,
- Une teneur en déchets organiques inférieure à 1 %, car les résidus organiques absorbent l'étain soluble et diminue le rendement d'électrodéposition.
- Une teneur en aluminium inférieure à 0,2 %. Celui-ci consomme non seulement de la soude, mais précipite lors de 1'electrolyse,
- La réduction des éléments (tôles, boîtes), en fer blanc à des dimensions
comprises entre 2,5 et 15 cm : ces valeurs permettent une manutention facile, et
également une fragilisation des vernis et de la soudure,
- Que toutes ces contraintes doivent garantir la meilleure géométrie des
contacts dans la liqueur de désétamage. On estime, de plus qu'un volume de ferrailles étamêes de 400 kg/m3 conduit à leur concentration optimale dans la solution. De
surcroît, la connaissance de ce paramètre permet de déterminer le temps de réaction
entre le fer blanc et la solution,
- Qu'il est indispensable d'éliminer les vernis des boîtes qui empêchent le
désétamage, Deux méthodes sont alors possibles :
- la voie thermique
Cette décomposition est très efficace, mais le contrôle de la température est très important. Les vernis vinyliques ne sont dégradés
qu'à partir de 230° C et ceux époxydes qu'au-dessus de 280° C. La
température idéale de décomposition serait voisine de 330° C. Le
principal inconvénient de cette méthode est d'augmenter par diffusion
la couche d'étain allié. Les fumées produites lors de la décomposition
doivent être traitées (18),
La dégradation n'est pas totale car les vernis employés sont très
résistants à l'attaque chimique. C'est le cas pour les époxydes. De
plus, la plupart des agents chimiques utilisés sont détruits lors
de 1'electrolyse,
- 35 -
9.2 - RECUPERATION DE L'ETAIN DES SOLUTIONS
- Cristallisation
- Il est possible de faire précipiter la solution alcaline d'étain sous forme de stannate alcalin par refroidissement. Mais les conditions de précipitation sont mal connues »
- La structure des stannates ainsi précipités n'est pas connue et les données
bibliographiques sont peu nombreuses et souvent très anciennes,
- Le refroidissement pour obtenir la précipitation entraine une perte de
calories très importante,
- Electrolyse simple
Techniquement les principales difficultés semblent provenir :
- du rendement cathodique qui doit être supérieur à 50 % pour être
économique et inférieur à 75 % pour ne pas avoir de dégagement d'hydrogène (15).
- des oxydants utilisés lors du désétamage qui sont détruits (sauf
certains composés nitrés qui sont régénérés à 1'electrolyse).
- des impuretés organiques provenant de la dégradation des vernis
ainsi que des carbonates qui doivent être éliminés des solutions pour un bon déroulement de 1'electrolyse. Sinon, il y a risque de consommer de 1'énergie électrique pour dégrader les matières organiques avec dégagement de C0 2 (electrolyse
de Kolbe),
Les données suivantes n'ont pu être obtenues :
- la concentration des solutions de stannates alcalins avant 1'electrolyse
- la nature des électrodes
- la durée de 1'electrolyse
- la densité de courant qui peut varier de 1 à 6 A/dm2
- la température d'electrolyse qui doit être supérieure à 80° C.
- Electrolyse simultanée
Les principaux handicaps techniques sont ;
- l'agitation des déchets qui doit être faite de façon permanente pour obtenir un bon désétamage
- le comportement des éléments en fer blanc comme anode soluble (contacts
électriques, densité de déchets)
- le caractère spongieux des dépôts électrolytiques quand il n'y a pas eu
d'attaque oxydante préalable
- le principe de transfert en continu dans la cuve d'electrolyse des déchets
en fer blanc
- 36 -
- les déperditions caloriques importantes gênantes au niveau du bilan économique ,
9.3 - PROCEDES
- Les principales difficultés se situent au niveau :
1 - des méthodes de réduction des dimensions des boites qui peuvent être :
- le déchiquetage à température ambiante au moyen d'un broyeur classique
- le déchiquetage à haute température pour dégrader les vernis et brûler
les résidus organiques
- le broyage cryogénique permettrait :
- la réduction des dimensions des boites
- l'augmentation du taux d'ouverture des soudures
- la congélation des résidus facilitant leur séparation du fer blanc.
- ces deux derniers procédés sont très onéreux en énergie et non appliqués
industriellement.
2 - de l'isolation et de la fermeture des bacs chauffés qui doivent être nettement améliorées. Les pertes très importantes de chaleur proviennent des cuves
ouvertes de rinçage et d'electrolyse. En comparaison, les pertes en calories lors
de la fusion de l'étain sont faibles (19),
- Les informations disponibles semblent peu précises pour tenter une évaluation technique et économique sérieuse des procédés :
- les temps de séjour dans les cuves de désétamage sont variables et
paraissent dépendre des réactants,
- les données suivantes, essentielles
pour réaliser un bilan économique sont Gn général inexistantes ou imprécises :
- les modes de chauffage des cuves
- les consommations de réactifs
- les coûts de fonctionnement,
- 37 -
X - BILAN ENERGETIQUE
10.1 - DONNEES AMERICAINES
- Les consommations énergétiques ont été établies à partir des données
fournies par Battelle Colorabus Laboratoires (20) pour l'optimisation d'une unité
de désétame.ge comprenant - (tableaux V et VI) :
- pour 1'acier étamé
- le transport
- le désétamage
- le compactage
- pour les solutions alcalines
- la précipitation
- 1'electrolyse
- la fusion
- La récupération d'une tonne d'étain impose le désétamage de 200 t d'acier.
En effet aux U.S.A. la teneur moyenne du fer blanc est de 0,5 % en étain. La consommation énergétique totale pour 1 tonne d'étain et l'obtention de 200 tonnes d'acier
désétamé se solde à :
1 tonne d'étain
200 tonnes d'acier
-."__- - -
43 000 thermies
108 000 thermies
151 000 thermies,
- Le traitement de l'acier désétamé au four électrique exige une consommation de 2 305 thermies par tonne d'acier pour arriver au stade "steel slabs". D'où
récupération d'1 tonne d'étain + 200 tonnes d'acier
151 000 thermies
traitement de 200 tonnes d'acier
460 000 thermies
200 x 2 305
611 000 thermies
- la fabrication d'acier à partir de minerai pour l'obtention de "steel
slobs" demande 8 334 thermies par tonne
- la production d'1 tonne d'étain à partir de minerai exige 53 000 thermies.
Toutes ces données sont rassemblées dans le tableau VIII«
10.2 - DONNEES ALLEMANDES
- Technique allemande permet de récupérer à partir des déchets propres 4,5 kg
d'étain par tonne et 4 kg par tonne de fer blanc extrait des déchets urbains (12) (21).
- L'extrapolation des données permet d'obtenir une consommation énergétique
de 180 000 thermies pour l'obtention d' 1 tonne d'étain et 250 tonnes d'acier désétamé (tableau VII),
- 38 -
Tableau V : Consommation énergétique du désétamage (U.S.A.)
Poste de consommamation
Unité
Unité par tonne d'acier désêtamé produit
Energie requise par
tonne d'acier désétamé produit (en thermies)
Thermies par
tonne d'acier
désétamê produit
Transport
Rail
Route
tonne kilomètre
tonne kilomètre
180
114
0,108
0,366
19,4
•41,7
SOUS tO":al -gj-j-
Désétamage
Soude
Nitrate de sodium
Gaz naturel
Electricité
tonne
tonne
m3
kWh
0,0077
0,0055
27
40
64,00
61,5
226,8
105,8
8 306
11 737
8,33
2,64
SOUS tO"
al
461,1
Compactage
Electricité
kWh
4
2,64
10
532,2
se)it 530 thermies
Tableau VI : Consommation énergétique de la récupération de l'étain à partir d'une solution de désétamage (U.S.A.)
Postes de consommation
Unité
Unité par tonne
d'étain produit
Energie requise par tonne
d'étain produit (en thermies)
Thermies par tonne
d'étain produit
Précipitation des impuretés et filtration
Electricité
Sulfure de sodium
kWh
tonnes
33
0,33
87,5
1 595
2,64
4 833
sous total
1 682,5
I
Electrolyse
Electricité
Gaz naturel
kWh
m3
6 000
3 000
15 750
25 000
2,64
8,33
sous total
40 750
Fusion
Gaz naturel
nr
66
8,33
550
42 982,5
soit 43 000 thermies
Tableau VII
:
Consommation énergétique du désétamage en Allemagne
Postes de consommation
Thermie par tonne d'acier désétames avec production de A kg
d'étain
Récupération et tri à partir de 30 t de déchets urbains
292,4
Déchiquetage de 1 tonne de ferrailles
(broyeur 8-19 t/h)
107,5
Purification du fer blanc
Transport des ferrailles sur 200 km
8,6
55
Désëtamage (teneur résiduelle en Sn 0,1 % )
produisant 4 kg d'étain)
- purification
- produits chimiques perdus
- consommation électrique de l'atelier
fonctionnant 3 h
30,1
25,8
210,7
730,1
Soit 180 000 thermies par tonne d'étain'et 250 t d'acier désétamé.
Tableau V H P : Bilan des consommations énergétiques (données U.S.A.)
Production
1 tonne d'étain de le fusion
Origine
Minerai
Consommation énergétique
53 000 thermies
1 tonne d'étain de 2è fusion
sans recyclage de l'acier
(200 t)
Fer blanc sans recyclage de l'acier
151 000 thermies
1 tonne d'étain de 2è fusion
avec recyclage de 200 t
d'acier désétamé pour l'obtention de "Steel Slabs"
Fer blanc avec recyclage de l'acier
611 000 thermies
200 tonnes d'acier a partir de
minerai pour l'obtention de
"Steel Slabs"
Minerai
1 670 000 thermies
- 142 -
10.3 - CONCLUSION
Les données américaines et allemandes sont très voisines (tableaux VII
et VIII),
L'étain ne doit pas être seul récupéré mais le recyclage des ferrailles
doit obligatoirement être effectué pour obtenir un bilan énergétique favorable.
Il est même intéressant de constater que l'obtention de "Steel Slabs" à
partir de ferrailles désétamées consomme 27 fois moins d'énergie que ceux obtenus
à partir de minerais bruts«
- 43 -
XI - PREMIERES PROPOSITIONS DE RECHERCHES
Les difficultés apparues au niveau des techniques mises en oeuvre
ont rendu nécessaire ces propositions de recherche qui peuvent être regroupées
en cinq thèmes principaux,
I - Elimination des vernis
L'élimination des vernis des boites étamées est l'objectif à atteindre
en priorité pour l'obtention d'un bon désétamage. La dégradation ou la dépolymérisation doit être effectuée à une température inférieure à 100° C pour éviter la
diffusion de l'étain dans l'acier«
II faudrait orienter les recherches vers l'élimination des vernis en milieu alcalin à une température relativement basse, II serait nécessaire de préciser :
- les conditions de milieu
- les conditions de température
- l'ajout éventuel de substances oxydantes.
Cette technique mise au point, elle devra s'appliquer indifféremment à
tous les vernis utilisés dans l'industrie de l'emballage métallique,
II - Désétamage
A l'heure actuelle, le bain alcalin de désétamage est le plus utilisé industriellement , II serait important de connaître les différents paramètres afférents
à ce milieu :
-
concentration en soude
température
dimensions optimales des pièces à désétamer
temps de séjour
action des oxydants
taux de récupération de l'étain allié au fer.
D'autres méthodes de désétamage pourront alors être envisagées (milieu
acide par exemple),
III - Stannates alcalins
Les composés obtenus lors du désétamage alcalin sont très mal connus. II
semble qu'il y ait formation de stannates, Or, ces composés n'ont été que très peu
étudié et beaucoup de leurs caractéristiques sont inconnues, parmi lesquelles :
- leurs compositions
- leurs structures
- leurs constantes physiques.
Un effort très important de recherche en chimie théorique devrait permettre de connaître ces composés présents dans les bains de désétamage.
IV - Electrolyse
Les points les plus importants à étudier sont :
-
la concentration de la solution à électrolyser
le dessin et la disposition des électrodes
la densité de courant aux électrodes
l'influence de la température
l'influence de la présence d'un oxydant sur le type de dépôt d'étain obtenu (spongieux ou dense)
- la durée de 1'electrolyse
- la possibilité de régénération au contact des électrodes des oxydants
présents dans le bains à électrolyser pour permettre ensuite son recyclage.
- Pour le désétamage et 1'electrolyse simultanée, des difficultés supplémentaires
apparaissent :
- les dimensions des éléments en fer blanc
- le contact électrique anodique de ces éléments
- l'agitation des déchets de fer blanc.
V - Filtration à chaud
Lors du traitement en continu des déchets de fer blanc, il est nécessaire
de filtrer à chaud les solutions au cours de leur cheminement pour éviter les résidus gênants.
Les difficultés de cette filtration à chaud proviennent de la présence
de substances colloïdales. Celles-ci résultent de la dégradation de débris organiques ou de résidus organiques des vernis. Ces substances de poids moléculaire
élevé favorisent le colmatage des membranes organiques et la chaleur à tendance
à les dépolymériser en abrégeant de façon très rapide leur durée de vie.
- 45 -
DECHETS ETAMES
Déchiquetage
Elimination des débris
Elimination des vernis•
-lavage
SOUDE
Récupération d'étain des
solutions de
lavage
SOUDE
w
Chauffage
DESETAMAGE
Chauffage
DESETAMAGE
+
BOITES
DESETAMEES
ELECTROLYSE
Stannates
alcalins
ELECTROLYSE
ETAIN
METAL
Schéma général du
désétamage alcalin
suivi d'une electrolyse
Tableau IX •*"
Schéma général du
désétamage avec electrolyse
simultanée
XII - CONCLUSION
La France ne produit plus d'étain et sa consommation en métal importé
est stable et voisine de 11 000 t,
La fabrication des boites à conserves représente l'utilisation d'environ
500 000 t/an de fer blanc soit 3 300 t d'étain.
Le désétamage des boites, provenant des déchets de fabrication des usines et du tri des ordures ménagères sur le site des usines de compostage, permettrait la récupération de 910 t d'étain, soit 27 % des 3 300 t d'étain utilisées
pour la fabrication d•emballages et bouchages,
Un tri de 50 % des ordures ménagères collectées permettrait la récupération de 600 t supplémentaires, soit au total 1 510 t d'étain représentant 45 % du
métal utilisé pour la fabrication du fer blanc.
De nombreux pays désétament eu Europe, la Belgique, 1'Allemagne, 1'Italie
par exemple. Les déchets industriels produits par les usines françaises sont exportés vers ces pays.
La technique principalement utilisée est le désétamage alcalin (tableau IX)
- soit suivi d'une electrolyse pour la récupération de l'étain des solutions
de stannates,
- soit avec electrolyse simultanée,
II semblerait que cette dernière méthode permettent plus facilement le
travail en continu, en évitant les pertes caloriques.
Le développement du désétamage en France, s'il paraît souhaitable demande un effort de recherche et de mise au point des techniques, Les premières propositions de recherches regroupées en cinq thèmes principaux pourront concerner
dans un premier temps les chutes neuves plus simples à traiter et dans un stade
ultérieur s'attacher aux problèmes plus complexes des déchets de consommation.
BIBLIOGRAPHIE
1 - Chambre syndicale des producteurs de fer blanc., Les emballages en fer blanc et
l'environnement en France (1976),
2 - Wolff's guide.
3 - Bulletin mensuel du conseil internationnal de l'étain - Juillet 1978.
4 - Chambre syndicale des producteurs de fer blanc et de fer noir. Le fer blanc
en France et dans le inonde 1976.
5 - Ministère de l'Industrie, du Commerce et de l'Artisanat, Perspectives 1985 de
la consommation des métaux non ferreux - SERETES mai 1977.
6 - Comité interprofessionnel de la conserve - Conserves et collectivités.
7 - Centre de Recherches du fer blanc« P. MARSAL protection intérieure de l'emballage métallique par vernissage - Bulletin annuel 1974.
8 - Centre de Recherches du fer blanc, P. MARSAL identification par spectrophotométrie infra-rouge des différents types de vernis protecteurs utilisés dans l'emballage interne.
9 - M. LORANG - note interne B.R.G.M, (1974),
10 - P. WRIGHT extraction metallurgy of tin ELSEVIER (1966),
11 - R. TOURNIER surface N° 108 mars 1977.
12 - R. TÜROWSKI - Enthastung der Rohstoff und primärenergie bilanz der Bundes
republik Deutschland durch Recycling von Hausnüll (août 77),
13 - G. IVANOVA - Régénération d'étain à partir de déchets du fer-blanc et de veilles
boites de conserves étamées,
14 - Note interne B.R.G.M. (1977),
15 - Encyclopedia of chemical technology vol, 20 1970 chapitre Tin and Tin alloys,
16 - B.D, LINLEY - Recycling of Tin and Tinplate (conférence de Londres) 1976.
17 - Anonyme - Recovering tinplate from domestic refuse Iran and Steel International
Décembre 1977.
18 - C.A, VERBRAAK - Recycling of the tin from secondary maste (conference de
Londres ) 1976.
19 - C L , KUSIK - Energy use patterns for metal recycling Bureau of Mines I,C. 8781.
20 - Battelle Colombus Laboratories - Energy use patterns in metallurgical and non
metallic mineral processing phase 4,
21 - R, TUROWSKI - Bendentung des Hauswilli recyclings für Rohstoffbedash und Energieverbranch der N.E. Metallindustrie-Metall 32-5-1978.
22 - Fer blanc et fer noir en feuilles, Qualités dimensions et tolérances,
EURONORM 1978,
23 - Chambre syndicale des producteurs de fer blanc et de fer noir. Le fer blanc
en France et dans le monde en 1977«
- 49
ANNEXE
PREMIERE ESTIMATION ECONOMIQUE D'UNE USINE DE DESETAMAGE
Les deux estimations de bilan d'exploitation présentées ci-après intègrent :
- le coût opératoire
- les recettes prévisibles d'exploitation,
Enfin, l'incidence des taux de subvention éventuelle sur les charges
d'amortissement est évaluée.
I - Données de base
- Les tonnages pris en compte pour l'évaluation économique sont de
10 000 t/an et 40 000 t/an. Ces valeurs ont été retenues d'après les tonnages
de déchets neufs et la comparaison avec les capacités des principales usines de
désétamage des U.S.A..
- Les produits à désétamer sont constitués de 80 % de chutes neuves et
20 % de déchets provenant de la consommation (boites usagées). En effet dans
un premier temps, les chutes neuves en provenance des usines de production sont
plus faciles à récupérer que les déchets de consommation,
- Le schéma de traitement retenu pour cette estimation est présenté
ci-après,
Déchets étamés
I
Broyage
Nettoyage
Dévernissage
Désétamage alcalin
t
Etain
Electolyse
^^"" ^ ^
^
Compactage
Ferrailles
II - Première hypothèse
Capacité de désétamage : 10 000 t/an
2.1 - Coût opératoire
2.1.1 - E&timouUon dz& ÀjivQj>tù>&mMtt> ho/u
- matériel fixe
- 50 -
-
broyeur 2,5 t/h et annexe
cuves 10 m 2 x 2
20 m 3 x 3
paniers
générateur 20 V 2 100 A
pompe 10 m 2
presse 3 t/h
pont roulant
pont bascule
250 000 F
160 000 F
70 000 F
70 000 F
20 000 F
200 000 F
100 000 F
60 000 F
Total du matériel fixe
930 000 F
- matériel roulant
engins de levage automoteur
2.7.2
600 000 F
- E¿t¿mcuLLon du. coût globaZ hou taxe. dz& cAiAüoXZJUojLLoYti* zt
d1
Coût
Coût
Coût
Coût
Coût
Coût
Coût
Coût
du matériel roulant
du matériel fixe installé
des charpentes et structures
de la viabilité
des bâtiments
des tuyauteries
du controle instrumental
divers
600
1 302
190
285
285
285
95
95
000
000
200
300
300
300
100
100
F
F
F
F
F
F
F
F
Coût direct d'investissement
Coût indirect d'ingénierie
Imprévus
3 .138 300
F
Total hors taxes des immobilisations
amortissables
4 079 900 F
470 800 F
470 800 F
Sur la base de 15 annuités au taux de 10 %, les charges
annuelles d'amortissement s'élèveront à
536 000 F
2.7.3 - E¿túncut¿on de. ta. aha/igz CLYWULZUZ
2.1.3.1
dz faoncAÀjom.zmzY\£.
- Personnel
1 cadre
1/2 secrétaire
j
1 chef d'équipe
"|
2 agents techniques
V en 3 postes
2 conducteurs d'engins J
2 agents d'entretien
(1 mécanicien +
1 électromécanicien)
"}
S en 2 postes
J
Total des charges du personnel
charges salariales comprises
171 275 F
1 392 000 F
397 800 F
1 961 000 F
- 51 -
2.1.S.2 - Consommables
- Réactifs
Soude 80 t à 800 f/t
Nitrate de sodium 60 t à 1 245 f/t
Sulfure de sodium 17 t à 1 540 f/t
64 000 F
74 700 F
26 200 F
Total réactif
164 900 F
Eau 0,5 m3/t à 2 f/m3
10 000 F
- Energie
Electricité 0,77 10 6 kw à 0,20 f/Kw
Gaz propane 414 t à 1 002 f/t
Total énergie
Total consommable
154 000 F
420 000 F
574 000 F
...
749 000 F
- Gros entretien et renouvellement ont été calculés sur la
base de 6 % des immobilisations amortissables.
soit 4 080 000 F x 6 %
=
245 000 F
2.7.4 - Estimation de. la change. annuelle, d'exploitation
- Charges d'amortissement
- Charges de fonctionnement
Main d'oeuvre
Consommables
Entretien
Frais généraux
soit annuellement
536 000 F
1 961
749
245
353
000
000
000
000
3 844 000 F
2.7.5 - E¿t¿mat¿on dix coût annuel d'appHß\3Jibionnexne.nt
Chutes neuves 8 000 t à 300 f/t
- Déchets de consommation 2 000 t à 150 f/t
Soit annuellement
2 400 000 F
300 000 F
2 700 000 F
2.2 - Recette
- Ferrailles départ usine 10 000 t à 400 f/t
- Etain 50 t à'ï f/t
F
F
F
F
4 000 000 F
-
52 -
2.3 - Bilan d'exploitation
2 . 3 . 7 - Coût opluatolfie.
- Charge annuelle d'exploitation
- Coût annuel d'approvisionnement
soit annuellement
3 844 000 F
2 700 000 F
6 544 000 F
2.3.2 - Rtcette. d'exploitation
4 000 000 F + 50 t d'étain à x f/t.
Pour équilibrer le bilan d'exploitation, le prix de vente minimum de
l'étain doit être de :
6 544 000 = 4 000 000 + 5 0 x i
x : 50 880 F.
Le prix de vente de l'étain à la tonne doit être au minimum de 50 880 F,
III - DEUXIEME HYPOTHESE
Capacité de désétamôge : 40 000 t/an
L'évaluation a été réalisée à partir des données obtenues pour une capacité de 10 000 t/an au moyen de la formule d'extrapolation
vO,6
|
avec X > Y.
3.1 - Coût opératoire
3.1.1
- E&£ime¿LLon du coût global de/, ¿.vu>£aJUation& et ckojigtbb d'mofctu¿ment
Le total des immobilisations amortissables représente 9 373 000 F .
Sur la base de 15 annuités au taux de 10 %, les charges annuelles
d'amortissement s'élèveraient à 1 232 000 F ,
3.Î.2 - E¿t¿mat¿on de. la. change. amixeZlz de. jonctLonnment
3.1.2.1 - Personnel
^
. .
}
1/2 secretaire J
1 chef d'équipe
2 agents techniques
\ e n 3 postes
2 conducteurs d'engins
1 manoeuvre
4 agents; entretien
")
(2 mécaniciens,
dciens, 2
2 élec-(
élec-^ en 2 postes
liciens )
/
tromécaniciens)
Total des charges du personnel
charges salariales comprises
171275 F
1 524 000 F
778 625 F
„4 7 ^
0QQ
- 53 -
S.1.2.2 - Consommables
- Réactifs
Soude 320 t à 800 f/t
Nitrate de sodium 240 t à 1 245 f/t
Sulfure de sodium 68 t à 1 540 f/t
256 000 F
299 000 F
105 000 F
Total réactifs
660 000 F
- Eau 0,5 m 3 /t à 2 f/m3
40 000 F
- Energie
Electricité 3,08 10 6 Kw à 0,20 f/Kw
gaz propane 828 t à 1 002 f/t
total énergie
Total consommables
616
1 680
2 296
2 996
000
000
000
000
t
t
t
t
- Gros entretien et renouvellement ont été calculés sur la base
de 6 % des immobilisations amortissables
soit 9 373 000 x 6 % = 562 000 F
3.1.3
- Et>£üncvUon dt la change. annueZit d'exploitation
- Charges d'amortissement
- Charges de fonctionnement
Main d'oeuvre
Consommables
Entretien
Frais généraux
Soit annuellement
1 232 000 F
2 474 000 F
2 996 000 F
562 000 F
719 000 F
7 983 000 F
3.1.4 - E&tAmatÂjon du. coût anruieÁ d1 a.ppAov¿6¿onnejmtn£
- Chutes neuves 32 000 t à 300 f/t
- Déchets de consommation 8 000 t à 150 f/t .•
Soit annuellement
9 600 000 F
1 200 000 F
10 800 000 F
3.2 - Recette
Ferrailles 40 000 t à 400 f/t
Etain
200 t à x f/t
16 000 000 F
3.3 - Bilan d'exploitation
3.3.1 - Coût oplhaXaih.e.
- Charge annuelle d'exploitation
- Coût annuel d'approvisionnement
Soit annuellement
7 983 000 F
10 800 000 F
18 783 000 F
- 54 -
3.3.2 - RzceJXz d'
16 000 000 t + 200 t d'étain à x f/t
Pour équilibrer le bilan d'exploitation, le prix de vente minimum de
l'étain doit être de :
18 743 000 = 16 000 000 + 200 x x
X = 13 915 F
Le prix de vente de l'étain à la tonne doit être au minimum de 13 915 F.
IV - INCIDENCE ECONOMIQUE DES SUBVENTIONS
Le tableau suivant montre l'incidence des subventions sur le prix de
vente minimum de l'étain pour assurer l'équilibre financier d'une usine de
10 000 t/an (hypothèse 1) et 40 000 t/an (hypothèse 2) dans les cas de figure
exposés ci-dessus.
Taux de
subvention
%
20
30
40
50
Hypothèse 1
Hypothèse 2
Charges
Prix de vente
Charges
Prix de vente
de l'étain
d'amortissement
d'amor t i s sèment
de l'éitain
F
372
367
361
366
600
300
900
600
F
f/t
47
47
47
47
610
500
400
300
769
757
745
732
f/t
600
300
000
700
11 600
11 540
11 480
11 400
Le prix de vente de l'étain vierge en lingot est actuellement supérieur
à 61 000 F la tonne (début 1979).
V - CONCLUSION
II apparaît que les consommables et en particulier l'énergie joue un
rôle très important dans les charges annuelles d'exploitation (tableau X ) . En
effet le coût du gaz utilisé pour le chauffage représente à lui seul 56 % du
coût des consommables et 11 % de la charge annuelle d'exploitation pour une
usine de 10 000 t/an et 21 % pour celle de 40 000 t/an.
Le combustible utilisé pour le chauffage sera peut être à reconsidérer
suivant la région d'implantation de l'usine.
Les tableaux récapitulatifs par tonne de ferraille désétamée (tableau XI)
et par tonne d'étain récupéré (tableau XII) montrent qu'une unité de 40 000 t/an
semblerait avoir de bonnes chances d'être rentable du point de vue économique si
les débouchés sont assurés.
- 55 -
Tableau X : Evaluation économique
Récapitulation
Capacité
10 000 t/an
Immobilisations amortissables
A 079 900 F
Charges annuelles d'exploitation
Amortissement
Main d'oeuvre
Consommable s
Entretien
Frais généraux
536
1 961
749
245
353
40 000 t/an
9 373 000 F
F
F
F
F
F
1 232 000 F
2 474 000 F
2 996 000 F
562 000 F
719 000 F
3 844 000 F
7 983 000 F
Coût annuel d'approvisionnement
Coût opératoire
2 700 000 F
6 544 000 F
10 800 000 F
18 783 000 F
Recette ferrailles
4 000 000 F
16 000 000 F
50 880 F
13 915 F
Prix de vente minimum de l'étain
à la t©nne
000
000
000
000
000
- 56 -
Tableau XI : Evaluation économique par tonne de ferraille désétatnée
Capacité
10 000 t/an
Immobilisations amortissables
468 F
Charges annuelles d'exploitation
Amort i s s ement
Main d'oeuvre
Consommables
Entretien
Frais généraux
53,6
196,1
74,9
24,5
35,3
40 000 t/an
234,3 F
F
F
F
F
F
30,8
61,85
74,9
14,05
17,97
F
F
F
F
F
384,4 F
198,97 F
Coût annuel d'approvisionnement
Coût opératoire
270 F
654,4 F
270
F
469,97 F
Recette des ferrailles
400
400
F
F
- 57 -
Tableau XII : Evaluation économique par tonne d'étain récupérée
Capacité
10 000 t/an
40 000 t/an
Immobilisations amortissables
81 600 F
Charges annuelles d'exploitation
Amort i s s ement
Main d'oeuvre
Consommables
Entretien
Frais généraux
10
39
14
4
7
720
220
920
900
060
F
F
F
F
F
46 865 F
6
12
14
2
3
160
370
980
810
595
F
F
F
F
F
76 820 F
39 915 F
54 000 F
130 820 F
54 000 F
93 915 F
Recette des ferrailles
80 000 F
80 000 F
Prix de vente minimum de l'étain
à la tonne
50 880 F
13 915 F
Coût annuel d'approvisionnement
Coût opératoire