Dans la sidérurgie moderne, la présence de plomb (Pb) et de zinc (Zn), tous deux plus lourds que le fer, peut poser de sérieux problèmes aux opérations d’affinage et à la qualité finale de l’acier. Comprendre leurs effets nocifs et appliquer des techniques d’élimination efficaces est essentiel pour optimiser le processus de fabrication de l’acier.
Dangers du plomb et du zinc dans l’acier
- Dommages à la structure en acier
Le plomb et le zinc perturbent la matrice de ferrite et la structure en treillis, ce qui affecte négativement les propriétés mécaniques de l’acier, réduisant sa résistance et sa ténacité. - Impact sur les équipements du four
En raison de leur forte densité, le plomb et le zinc ont tendance à se déposer au fond du four. Cela endommage non seulement l’électrode inférieure, mais accélère également l’érosion des matériaux réfractaires du four. - Difficulté des opérations de raffinage
L’élimination du plomb et du zinc n’est pas aisée et nécessite des techniques de raffinage spécifiques pour obtenir des résultats stables et efficaces.
Expérience européenne dans les procédés de dé-plombage et de dé-zincage
En Europe, les excès de plomb et de zinc dans les ferrailles sont fréquents, ce qui pousse les sidérurgistes à développer des technologies d’élimination avancées. L’aciérie BSW en Allemagne et la technologie du four à arc électrique de 90 tonnes, notamment, ont atteint leur maturité et sont appliquées avec succès en production. Notre propre expérience des fours à arc électrique à courant continu a également démontré que ces méthodes peuvent répondre aux exigences de production.
Méthodes d’élimination du plomb
Le plomb est un élément relativement stable et à faible potentiel d’oxydation, qui a tendance à s’évaporer rapidement dans les conditions de fabrication de l’acier. Les principales étapes de son élimination sont les suivantes :
- Phase d’oxydation : Lorsque l’échantillonnage révèle un excès de plomb dans l’acier en fusion, l’injection de carbone est interrompue. L’intensité et l’angle d’injection d’oxygène sont augmentés pour oxyder le carbone de l’acier à moins de 0,10 %. Une forte agitation élève la température de l’acier, ce qui favorise l’oxydation du plomb au fond du four et sa capture par le laitier. Ce processus dure généralement de 2 à 6 minutes.
- Étape de réduction et d’évaporation : De la poudre de carbone moussante est ensuite injectée, réduisant rapidement les oxydes de plomb en plomb métallique. Le plomb s’évapore et s’échappe dans les gaz du four, en éliminant ainsi une partie. Des études montrent que cette méthode permet d’éliminer plus de 25 % du plomb, ce qui en fait une solution industrielle pratique.
Processus d’élimination du zinc
Le zinc partageant des propriétés chimiques et physiques similaires à celles du plomb, le procédé d’élimination du zinc est globalement similaire. Cependant, en pratique, l’élimination du zinc tend à être encore plus efficace, ce qui en fait une méthode largement adoptée dans la fabrication de l’acier au four à arc électrique.
