BREF Prévention et réduction intégrées de la pollution (IPPC)

COMMISSION EUROPENNE

Prvention et rduction intgres de la pollution (IPPC)

Document de rfrence sur les Meilleures Techniques Disponiblesdans la production sidrurgique

Dcembre 2001

Prvention et rduction intgres de la pollution (IPPC)

Document de rfrence sur les Meilleures Techniques Disponibles dans la productionsidrurgique

Dcembre 2001

Rsum

Production sidrurgique i

RsumLe prsent Document de rfrence sur les Meilleures Techniques Disponibles (MTD) dans lindustriesidrurgique reflte un change dinformations effectu conformment larticle 16, paragraphe 2, dela Directive 96/61/CE du Conseil. Il doit tre compris la lumire de la prface qui dcrit les objectifsdu document et son utilisation.

Porte du document

Ce document couvre les aspects environnementaux de la sidrurgie dans les aciries intgres(installations dagglomration et de pelletisation, cokeries, hauts fourneaux et convertisseurs oxygne, y compris la coule continue ou en lingotire) ainsi que dans les aciries lectriques. Soncadre ninclut toutefois pas la transformation des mtaux ferreux en aval de la coule.

Informations prsentes

Les aspects cologiques les plus importants de la sidrurgie concernent les rejets dans latmosphre etles dchets ou les sous-produits solides. Les eaux rsiduaires des cokeries, des hauts fourneaux et desconvertisseurs oxygne constituent les effluents les plus significatifs dans ce secteur.

Il nest donc pas surprenant que lon dispose dune bonne information sur ces aspects alors quelle estplus limite sur les missions sonores et les vibrations et sur les mesures visant les attnuer. Il en vade mme pour la pollution des sols, pour la sant et la scurit ainsi que pour les aspects lis lanature. De plus, on sait peu de chose sur les mthodes dchantillonnage et danalyse, les intervallesde temps, les mthodes de calcul et les conditions de rfrence sur lesquels reposent les donnesprsentes.

Structure du document

Ce BREF est structur en trois grandes parties :

Informations gnrales sur le secteur

Informations sur les aciries intgres

Informations sur les aciries lectriquesLa partie sur les informations gnrales comporte des donnes statistiques sur la productionsidrurgique dans lUE, la rpartition gographique, les aspects conomiques et lemploi, ainsi quunevaluation sommaire de limpact environnemental du secteur. En raison de la complexit des aciriesintgres, un aperu gnral en est dabord donn (chapitre 3), et les chapitres suivants reprennent endtail (jeu complet dinformations) les principales tapes de la production :

installations dagglomration (chapitre 4),

installations de pelletisation (chapitre 5),

cokeries (chapitre 6),

hauts fourneaux (chapitre 7),

aciries oxygne, y compris la coule (chapitre 8).

Par jeu complet dinformations, il faut entendre lensemble des informations relatives ces tapes deproduction conformment au cadre gnral fix pour lcriture des documents BREF de la directive

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ii Production sidrurgique

IPPC. Ce dcoupage de linformation par tapes de production a pour but de faciliter lemploi dudocument dans la pratique.

Llaboration de lacier dans les fours arc lectrique, qui diffre totalement de celle des aciriesintgres, est prsente dans un chapitre part (chapitre 9).

Enfin, pour achever la prsentation, le document aborde les techniques metallurgiques nouvelles ou deremplacement (Chapitre 10).

Le chapitre 11 prsente les conclusions et les recommandations.

Informations gnrales

Le fer et lacier sont des produits importants largement utiliss. La production dacier brut danslUnion europenne a atteint 155,3 millions de tonnes en 1999, soit environ 20 % de la productionmondiale.

Les deux tiers environ de la production dacier brut de lUE proviennent des hauts fourneaux, rpartissur 40 sites, le tiers restant tant issu de 246 fours arc lectrique.

En 1995, lindustrie sidrurgique employait quelque 330 000 personnes, auxquelles vient sajouterlimportante main-duvre employe dans les industries qui en dpendent comme le btiment, laconstruction automobile, le gnie mcanique, etc.

Production sidrurgique

Lindustrie sidrurgique est trs gourmande en matires premires et en nergie. Plus de la moiti desmatires premires utilises se retrouvent en fin de processus sous la forme de rejets gazeux et dedchets ou de sous-produits solides. Les rejets les plus importants sont mis dans latmosphre. Pourla plupart des polluants considrs, les installations dagglomration viennent en tte de lensembledes missions. Malgr de gros efforts mis en uvre pour les rduire, le secteur contribue encorelargement aux missions atmosphriques totales de lUE dun certain nombre de polluants,notamment certains mtaux lourds et les PCDD/F. Si le taux de rutilisation et de recyclage desdchets et des sous-produits solides a spectaculairement augment par le pass, des quantitsconsidrables sont encore mis en dcharge.

Pour que le lecteur comprenne bien la fois les problmes environnementaux et les informationscomplmentaires, les chapitres qui traitent des principales installations des aciries intgres (voir ci-dessus) et des aciries lectriques, commencent par une brve description des procds et techniquesmis en uvre.

Les donnes dmission et de consommation caractrisent en dtail les flux entrants et sortants parcompartiment (air, eau et sol), en tenant compte galement daspects nergtiques ou lis au bruit (pourles installations dagglomration : tableau 4.1 ; pour les installations de pelletisation : tableau 5.1 ;pour les cokeries : tableaux 6.2 et 6.3 ; pour les hauts fourneaux : tableau 7.1 ; pour lacirie oxygneet la coule : tableau 8.2). Toutes ces donnes proviennent dinstallations existantes et sontindispensables pour valuer les techniques dcrites, prendre en compte dans la dtermination des

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Production sidrurgique iii

MTD. La description de ces techniques suit une structure prcise (description de la technique,principaux niveaux atteints, applicabilit, effets croiss, installations de rfrence, donnesdexploitation, lments moteurs, aspects conomiques et documents de rfrence), ce qui permetensuite en conclusion de dfinir lesMTD. Ces conclusions sappuient sur le jugement des experts dugroupe de travail technique (TWG).

MTD pour les installations dagglomration (Chapitre 4)

Lagglomr, qui est le produit de lagglomration de matriaux ferreux, est lun des constituantsmajeurs du lit de fusion des hauts fourneaux. Les principaux problmes environnementaux poss sontles effluents gazeux de la bande dagglomration qui contiennent un large ventail de polluants telsque les poussires, les mtaux lourds, le SO2, le HCl, le HF, les HAP et les composs organochlors(notamment PCB et PCDD/F). Par consquent, la plupart des techniques dcrites prendre en comptedans la dtermination des MTD portent sur la rduction des rejets dans latmosphre. Il en va de mmepour les conclusions ; ds lors, les paramtres les plus importants sont les poussires et les PCDD/F.

Dans le cas des installations dagglomration, les techniques ou combinaisons de techniques suivantessont considres comme MTD.

1. Dpoussirage des effluents gazeux par :

prcipitation lectrostatique (ESP) avance (lectrofiltre lectrode mobile, courantpuls, haute tension) ; ou

prcipitation lectrostatique assosie un filtre en tissu ; ou pr-dpoussirage (p. ex. : lectrofiltre ou cyclones) associ une puration par voie

humide haute pression.

L'emploi de ces techniques permet de rduire la teneur en poussires des rejets moins de50 mg/Nm3 dans les conditions normales de fonctionnement. En cas d'utilisation d'un filtre entissu, ces rejets sont compris entre 10 et 20 mg/Nm3.

2. Recirculation des gaz rsiduaires, lorsqu'elle n'affecte significativement ni la qualit ni laproductivit de l'agglomration, par :

recirculation d'une partie des gaz rsiduaires partir de toute la surface de la banded'agglomration ; ou

recirculation des gaz rsiduaires par section.3. Rduction au minimum des rejets de PCDD/F, par :

recirculation des gaz rsiduaires ; traitement des gaz rsiduaires provenant de la bande d'agglomration ;

utilisation de systmes d'puration fine par voie humide, permettant datteindre desvaleurs infrieures 0,4 ng I-TEQ/Nm3.

filtration sur tissu avec ajout de poudre de coke de lignite, pour des valeurs dmissionde PCDD/F galement rduites (rduction suprieure 98 %, soit 0,1 0,5 ng I-TEQ/Nm3. Cette plage de valeurs repose sur un chantillon alatoire de 6 heures et desconditions de rgime permanent).

4. Rduction au minimum des rejets de mtaux lourds

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iv Production sidrurgique

utilisation de systmes d'puration fine par voie humide afin dliminer les mtaux lourdshydrosolubles (chlorures mtalliques), et plus particulirement le(s) chlorure(s) de plomb,avec une efficacit suprieure 90 %, ou dun filtre manche avec addition de chaux ;

mise en dcharge contrle (enrobage hermtique, collecte et traitement des lixiviats) despoussires provenant du dernier champ de llectrofiltre au lieu de les recycler vers labande d'agglomration, ventuellement aprs extraction de l'eau suivie d'une prcipitationdes mtaux lourds, afin de rduire autant que possible les quantits mettre en dcharge.

5. Rduction au minimum des dchets solides

recyclage des sous-produits ferreux et carbons provenant des aciries intgres, en tenantcompte de la teneur en huile des diffrents sous-produits (< 0,1 %) ;

dans le cas de la production de dchets solides, les techniques suivantes sont considrescomme MTD, par ordre de priorit dcroissant :

rduction au minimum de la production de dchets ; recyclage slectif vers le procd d'agglomration ;

si une rutilisation interne est impossible, viser une rutilisation externe ;

si aucune rutilisation nest possible, la seule option restante est la mise endcharge contrle, combine au principe de rduction au minimum.

6. Abaissement de la teneur en hydrocarbures du produit agglomrer et vitement del'anthracite comme combustible.

Il est possible datteindre des teneurs en huile, mesures dans les sous-produits ou lesrsidus recycls, infrieures 0,1 %.

7. Rcupration de la chaleur sensible :

La chaleur sensible peut tre rcupre partir des gaz rsiduaires du refroidisseur et, danscertains cas, partir des gaz rsiduaires de la grille dagglomration. La recirculation desgaz rsiduaires peut galement tre considre comme une forme de rcupration de lachaleur sensible.

8. Rduction au minimum des rejets de SO2 par, notamment :

rduction des apports de soufre (emploi de poussier de coke faible teneur en soufre etrduction au minimum de la consommation de poussier de coke, utilisation de minerai defer faible teneur en soufre) ; grce ces mesures, il est possible datteindre, dans lesrejets, des concentrations infrieures 500 mg SO2/Nm3 ;

dsulfuration des gaz rsiduaires par voie humide, qui permet dobtenir une rduction desmissions de SO2 suprieure 98 % et des concentrations de SO2 infrieures 100 mgSO2/Nm3.

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Production sidrurgique v

En raison de son cot lev, la dsulfurisation des gaz rsiduaires par voie humide nesimpose que lorsque les normes de qualit environnementale risquent de ne pas treatteintes.

9. Rduction au minimum des missions de NOx par, notamment :

recirculation des gaz rsiduaires ; dnitrification des gaz rsiduaires ; grce :

un processus de rgnration au charbon actif ;

une rduction catalytique slective.En raison de son cot lev, la dnitrification des gaz rsiduaires n'est pas applique,except lorsque les normes de qualit environnementale risquent de ne pas tre atteintes.

10. Rejets dans leau (autres que leau de refroidissement)

Cette question n'est pertinente qu'en cas d'utilisation d'eau de rinage ou d'un systme detraitement des gaz rsiduaires par voie humide. Dans ces cas, l'effluent liquide doit tretrait par prcipitation des mtaux lourds, neutralisation et filtration sur sable. Desconcentrations en carbone organique total infrieures 20 mg C/l et des concentrations demtaux lourds infrieures 0,1 mg/l (Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) sont atteintes.

En cas de dversement dans les eaux douces, il convient de faire attention la salinit.L'eau de refroidissement peut tre recycle.

En principe, compte tenu de la prface, les techniques mentionnes aux points 1 10 sont applicablesaussi bien aux nouvelles installations quaux installations dj existantes.

MTD pour les installations de pelletisation (Chapitre 5)

La pelletisation est un autre procd dagglomration des matriaux ferreux. Alors que, pourdiffrentes raisons, lagglomration a presque toujours lieu sur le site des aciries, les pellets sontprincipalement produits sur le site de la mine ou de son port dexpdition. Cest pourquoi il nexistedans lUE quune seule installation de pelletisation faisant partie dune acirie intgre, et quatreinstallations autonomes. Pour ces installations galement, les rejets dans latmosphre viennent en ttedes proccupations environnementales. Par consquent, la plupart des techniques dcrites prendre encompte dans la dtermination des MTD concernent les rejets dans latmosphre ; il en va de mmepour les conclusions.

Dans le cas des installations de pelletisation, les techniques ou combinaisons de techniques suivantessont considres comme MTD.

1. Elimination efficace des particules, du SO2, du HCl et du HF prsents dans les gaz rsiduairesde la bande de durcissement, au moyen :

dun lavage ; ou dune dsulfurisation semi-sche suivie dun dpoussirage (par exemple laide dun

absorbeur suspension gazeuse ou GSA) ou tout autre dispositif dune efficacit similaire.

Pour ces composs, lefficacit dlimination possible est :

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vi Production sidrurgique

particules : > 95 %, soit une concentration possible infrieure 10 mg de poussires/Nm3 ;

SO2 : > 80 %, soit une concentration possible infrieure 20 mg de SO2 /Nm3 ; HF : > 95 %, soit une concentration possible infrieure 1 mg de HF /Nm3 ; HCl : > 95 %, soit une concentration possible infrieure 1 mg de HCl /Nm3.

2. Les rejets dans leau par les dpoussireurs sont minimises grce la mise en circuit fermdu cycle de leau, la prcipitation des mtaux lourds, la neutralisation et la filtration sur sable.

3. Rduction intgre au process des missions de NOx ;

La conception de linstallation doit tre optimise pour permettre une rcupration de la chaleursensible et une rduction des missions de NOx dans toutes les sections de cuisson (bande dedurcissement, le cas chant, et schage au niveau des broyeurs).

Pour une installation, quipe dun four grille et utilisant de la magntite comme minerai, on aatteint des missions de NOx infrieures 150g/t de pellets. Dans dautres installations (existantesou nouvelles, du mme type ou non, utilisant les mmes matires premires ou non), les solutionsdoivent tre labores sur mesure et le niveau possible de rejets de NOx peut varier dun site lautre.

4. Minimisation en fin de process des missions de NOx grce des techniques en bout dechane : rduction catalytique slective ou toute autre technique prsentant une efficacit de rductiondu NOx au moins gale 80 % ;

En raison de son cot lev, la dnitrification des gaz rsiduaires ne doit tre envisage quelorsque les normes de qualit environnementale sont susceptibles de ne pas tre atteintes pardautres moyens ; ce jour, aucune installation commerciale de pelletisation nest quipe dunsystme de dnitrification.

5. Rduction au minimum des dchets et sous-produits solides ;

Les techniques suivantes sont considres comme des MTD par ordre de priorit descendant :

rduction au minimum de la production de dchets utilisation efficace (recyclage ou rutilisation) des dchets et sous-produits solides mise en dcharge contrle des dchets et sous-produits invitables

6. Rcupration de la chaleur sensible ;

La plupart des installations de pelletisation enregistrent dj un fort taux de rcuprationdnergie. Pour des amliorations supplmentaires, il est gnralement ncessaire de mettre aupoint des solutions sur mesure.

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Production sidrurgique vii

En principe, compte-tenu de la prface, les techniques numres dans les points 1 6 sappliquent la fois aux installations nouvelles ou dj existantes.

MTD pour les cokeries (Chapitre 6)

Le coke est le principal agent rducteur ncessaire dans les hauts fourneaux. Pour les cokeriesgalement, les rejets dans latmosphre constituent un problme essentiel. Beaucoup de ces rejets sonttoutefois des missions fugaces qui proviennent de diffrentes sources : fuites au niveau descouvercles, des portes des fours et des portillons de repalage, colonnes montantes, ou encoremissions libres lors de certaines oprations telles lenfournement, le dfournement et lextinctiondu coke. Des missions fugaces se produisent galement dans linstallation de traitement des gaz desfours coke. Les fumes provenant des systmes de chauffage sont la principale source ponctuelledmission dans latmosphre. Du fait de cette situation particulire concernant les missions,linformation dtaille est compile de manire fournir une comprhension suffisante. Enconsquence, la plupart des techniques prendre en considration dans la dtermination des MTDportent sur la rduction au minimum des rejets dans latmosphre. Laccent a t mis sur unfonctionnement souple et rgulier des fours coke ainsi que sur leur entretien, qui apparat commeessentiel.

La dsulfuration des gaz de cokerie est une mesure de haute priorit pour rduire au minimum lesmissions de SO2, non seulement au niveau des cokeries proprement dites, mais aussi dautresinstallations qui utilisent ce gaz comme combustible.

Llimination des eaux uses est un autre problme majeur des cokeries. Une information dtaillefournit un tableau clair ainsi quune description des techniques permettant de rduire au minimum lesrejets dans leau.

Les conclusions refltent les problmes mentionns plus haut. Cest pourquoi lextinction sec ducoke nest considre comme une MTD que dans certaines circonstances et non pas dune maniregnrale.

En ce qui concerne les cokeries, les techniques ou combinaisons de techniques suivantes sontconsidres comme des MTD.

1. Gnralits :

maintenance complte des chambres du four, des portes et des joints d'tanchit, descolonnes montantes, des bouches denfournement et des autres quipements (programmesystmatique ralis par un personnel de maintenance spcialement form) ;

nettoyage des portes, joints d'tanchit, bouches denfournement, couvercles et colonnesmontantes aprs manutention ;

maintien d'une libre circulation des gaz dans les fours coke.2. Chargement :

chargement l'aide d'enfourneuses. En ce qui concerne l'intgration au process, les procds privilgis sont le chargement

sans fume ou le chargement squentiel avec double colonne montante ou conduites deraccordement, car tous les gaz et particules entrent alors dans le processus de traitement dugaz de cokerie. En revanche, lorsque les gaz sont extraits et traits l'extrieur du four coke, la mthode prfre est le chargement avec traitement au sol des gaz extraits. Le

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viii Production sidrurgique

traitement devrait consister en une vacuation efficace suivie d'une combustion et d'unefiltration sur tissu. Des missions de particules infrieures 5 g/t de coke sont ralisables.

3. Cokfaction :

Une combinaison des mesures suivantes :

fonctionnement rgulier et sans perturbation du four coke en vitant les fortes variationsde temprature ;

utilisation de portes joints flexibles munies de ressorts ou de portes en lames de couteau(dans le cas des fours dune hauteur 5 mtres et bien entretenus), permettant dobtenir lesrsultats suivants :

moins de 5 % d'missions visibles (frquence de toutes les fuites par rapportau nombre total de portes) passant travers toutes les portes, pour lesnouvelles cokeries, et

moins de 10 % d'missions visibles passant travers toutes les portes, pour lescokeries existantes ;

colonnes montantes tanchisation hydraulique, permettant de rduire moins de 1 % lesmissions visibles (frquence de toutes les fuites par rapport au nombre total de colonnesmontantes) s'chappant de toutes les colonnes ;

lutage des bouches denfournement au moyen d'une suspension argileuse (ou d'un autrematriau d'tanchit adquat), permettant de rduire moins de 1 % les missions visibles(frquence de toutes les fuites par rapport au nombre total d'orifices) provenant del'ensemble des orifices ;

Portes de repalage quipes d'une garniture d'tanchit permettant de rduire moins de5 % les missions visibles.

4. Cuisson :

utilisation de gaz de cokerie dsulfurs ; prvention des fuites entre la chambre du four et le pidroit grce un fonctionnement

rgulier du four coke ; et

rparation des fuites entre la chambre du four et le pidroit ; et intgration de techniques bas NOx dans la construction de nouvelles batteries, telles que la

combustion par tage (missions de l'ordre de 450 700 g/t de coke et concentration de 500 770 mg/Nm3 ralisables dans les installations nouvelles/modernes) ;

en raison de son cot lev, la dnitrification des gaz de combustion (rduction catalytiqueslective, par exemple) n'est pas applique, except dans les nouvelles installations lorsqueles normes de qualit environnementale risquent de ne pas tre respectes.

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Production sidrurgique ix

5. Dfournement :

extraction avec hotte (intgre) sur la machine de transfert du coke et traitement au sol desgaz extraits au moyen de filtres en tissu, et utilisation d'un wagon d'extinction monopointpour rduire les missions de particules moins de 5 g/t de coke (missions par leschemines).

6. Extinction :

extinction par voie humide avec minimisation des missions de particules moins de 50 g/tde coke (dtermination par la mthode VDI). L'emploi des eaux de process forte chargeorganique (eaux uses des fours coke brut, eaux uses forte teneur en hydrocarbures,etc.) comme eau d'extinction est viter.

extinction du coke sec (Coke Dry Quenching ou CDQ) avec rcupration de la chaleursensible et vacuation des poussires rsultant des oprations de chargement, demanutention et de criblage grce une filtration sur tissu. Etant donns les prix actuels del'nergie dans l'UE, la prise en compte du rapport cot oprationnel / avantageenvironnemental limite trs fortement l'applicabilit de l'extinction sec. Il faut en outreque l'nergie rcupre trouve une utilisation.

7. Dsulfuration des gaz de cokerie :

dsulfuration grce des systmes dabsorption (teneur du gaz en H2S au niveau de lagrille de sortie comprise entre 500 et 1 000 mg de H2S/Nm3), ou

dsulfuration oxydative (teneur infrieure 500 mg H2S/Nm3), condition de fortement rduire les effets croiss des composs toxiques.

8. tanchisation de l'installation de traitement du gaz :

Toutes les mesures permettant une exploitation de linstallation de traitement des gaz dans desconditions de quasi-tanchit doivent tre envisages :

minimiser le nombre de brides en soudant les connexions des conduites partout o cela estpossible ;

utiliser des pompes tanches au gaz (pompes magntiques, par exemple) ; viter les missions qui proviennent des soupapes de refoulement des rservoirs de

stockage en raccordant la soupape dchappement au collecteur principal de gaz de cokerie(ou en captant les gaz puis en les brlant).

9. Prtraitement des eaux uses :

strippage efficace de l'ammoniac laide d'alcalis. L'efficacit de cette opration doit trerelie au traitement ultrieur des eaux uses. Il est possible datteindre des concentrationsde 20 mg/l de NH3 dans l'effluent de strippage ;

dgoudronnage.10. Traitement des eaux uses :

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x Production sidrurgique

puration biologique des eaux uses avec nitrification/dnitrification intgres, ce qui permetdobtenir les rsultats suivants :

diminution de la DCO : > 90 % sulfures : < 0,1 mg/l HAP (Somme des 6 de Borneff) : < 0,05 mg/l CN : < 0,1 mg/l phnols : < 0,5 mg/l azote minral (NH4+, NO3 et NO2 runis) : < 30 mg/l matire en suspension : < 40 mg/l

Ces concentrations sont obtenues avec un dbit spcifique pour les eaux uses de 0,4 m3/t de coke.

En principe, compte tenu de la prface, les techniques mentionnes aux points 1 10 sont applicablesaussi bien aux nouvelles installations quaux installations dj existantes, lexception des techniques bas NOx (pour les nouvelles installations seulement).

MTD pour les hauts fourneaux (Chapitre 7)

Le haut fourneau reste, de loin, le procd le plus important pour obtenir de la fonte brute partir dematriaux ferreux. En raison dune consommation relativement importante dagents rducteurs (cokeet charbon essentiellement), ce procd absorbe la plus grande partie de lnergie totale consommepar une acirie intgre.

Les missions importantes quil engendre dans tous les milieux sont dcrites en dtail. Cest pourquoiles techniques dcrites prendre en considration pour dterminer les MTD couvrent tous ces aspects,y compris la rduction au minimum de lapport dnergie. Les conclusions qui en sont tires traitentprincipalement de la diminution de lempoussirement provenant de la halle de coule, du traitementdes eaux uses de lavage des gaz de haut fourneau, de la rutilisation du laitier, poussires et boues et,enfin, de la rduction au minimum de lapport dnergie et de la rutilisation des gaz de haut fourneau.

Dans le cas des hauts fourneaux, les techniques ou combinaisons de techniques suivantes sontconsidres comme MTD.

1. Rcupration des gaz de haut fourneau ;

2. Injection directe d'agents rducteurs ;

Linjection de charbon pulvris raison de 180 kg/t de fonte brute, par exemple, a dj t testeavec succs, mais des taux d'injection suprieurs pourraient tre atteints ;

3. Rcupration de l'nergie de dtente des gaz de haut fourneau lorsque les conditions pralablessont runies ;

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4. Cowpers :

possibilit datteindre dans les rejets une concentration de poussires infrieure 10 mg/Nm3 et de NOx infrieure 350 mg/Nm3 (associes une teneur en oxygne de3 %),

conomies d'nergie lorsque la conception le permet ;5. Emploi de revtements sans goudron pour le plancher de coule ;

6. Traitement des gaz de haut fourneau avec dpoussirage efficace ;

Il est prfrable d'liminer les grosses particules par des techniques de sparation sec (dflecteur,par exemple) et de les rutiliser. Les particules fines sont ensuite limines :

par dpoussireur ou par sparateur lectrostatique ou par toute autre technique offrant une mme efficacit d'limination ;

Il est possible datteindre une concentration rsiduelle de particules infrieure 10 mg/Nm3.

7. Dpoussirage de la halle de coule (trous et rigoles de coule, cumoires de laitier, points dechargement de la poche tonneau) ;

Les rejets doivent tre rduits au minimum en couvrant les rigoles de coule et en vacuant les sourcesd'mission mentionnes avec une purification par filtration sur tissu ou prcipitationlectrostatique.Des taux d'empoussirement de 1 15 mg/Nm3 peuvent tre obtenus. En ce qui concerne les missionsfugaces, un empoussirement de 5 15 g de poussires par tonne de fonte brute peut tre atteint. De cefait, l'efficacit du captage des fumes est importante ;

limination des fumes par l'emploi d'azote (sous certaines conditions, par exemple lorsque laconception de la halle de coule le permet et que de l'azote est disponible).

8. Traitement des eaux uses issues du lavage des gaz de haut fourneau :

rutilisation maximale des eaux de lavage, coagulation ou sdimentation des matires en suspension (en moyenne annuelle, une

quantit rsiduelle de matires en suspension infrieure 20 mg/l peut tre atteinte, mmesi ponctuellement une valeur journalire peut atteindre 50 mg/l),

hydrocyclonage des boues et rutilisation de la fraction grossire lorsque la rpartitiongranulomtrique permet une sparation raisonnable.

9. Rduction au minimum des rejets lors du traitement du laitier et rduction au minimum de lamise en dcharge du laitier.

Lorsque les conditions du march le permettent, le traitement du laitier par granulation est privilgi.

Condensation des fumes lorsquune attnuation des odeurs est requise.

Lorsque du laitier de fosse est produit, il convient de rduire ou d'viter, autant que possible et lorsquel'espace disponible le permet, le refroidissement l'eau.

10. Rduction au minimum des dchets et des sous-produits solides.

Dans le cas des dchets solides, les techniques suivantes sont considres comme MTD, par ordrede priorit dcroissant :

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xii Production sidrurgique

rduction au minimum de la production de dchets solides, utilisation efficace (recyclage ou remploi) des dchets et des sous-produits solides ; en

particulier, recyclage des grosses poussires provenant du traitement des gaz de hautfourneau et des poussires de halle de coule, rutilisation complte du laitier (par exempledans les cimenteries ou dans la construction routire),

mise en dcharge contrle des dchets et des sous-produits invitables (fraction fine deboues rsultant du traitement des gaz de haut fourneau, une partie des granulats).

En principe, compte tenu de la prface et pour autant que les conditions de dpart soient remplies, lestechniques mentionnes aux points 1 10 sont applicables aussi bien aux nouvelles installationsquaux installations dj existantes.

MTD pour lacirie oxygne et la coule (Chapitre 8)

Lacirie oxygne a pour objectif doxyder les impurets indsirables encore contenues dans la fonteliquide provenant du haut fourneau. Elle comprend le prtraitement de la fonte, le processusdoxydation dans le convertisseur oxygne, le traitement mtallurgique secondaire et la coule(continue et/ou en lingotire). Les principaux problmes environnementaux sont les rejets danslatmosphre des diffrentes sources dcrites et les diffrents dchets et sous-produits solidesgalement dcrits. Par ailleurs, le dpoussirage (quand il est pratiqu) et la coule continue produisentdes eaux uses. Par consquent, les techniques prendre en compte dans la dtermination des MTDcouvrent ces aspects, ainsi que la rcupration des fumes des convertisseurs oxygne. Lesconclusions traitent principalement de la rduction au minimum des missions de poussires partirdes diffrentes sources et des mesures pour remployer ou recycler les dchets et sous-produitssolides, ainsi que des eaux uses de dpoussirage et de la rcupration des fumes des convertisseurs oxygne.

Dans le cas de lacirie oxygne et de la coule, les techniques ou combinaisons de techniquessuivantes sont considres comme MTD.

1. Rduction des particules provenant du prtraitement de la fonte (y compris les transferts , ladsulfuration et le dcrassage de la fonte liquide) par :

vacuation efficace, et purification via la filtration sur tissu ou la prcipitation lectrostatique.

L'emploi de filtres manche et de la prcipitation lectrostatique permet d'atteindrerespectivement des concentrations d'missions de 5 15 mg/Nm3 et de 20 30 mg/Nm3.

2. Rcupration et dpoussirage primaire des fumes des convertisseurs oxygne par :

suppression de la combustion et prcipitation lectrostatique sec (dans les situations nouvelles et existantes) ou lavage (dans les situations existantes).

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Production sidrurgique xiii

Les fumes des convertisseurs oxygne recueillies sont nettoyes puis stockes en vue de servirultrieurement de combustible. Dans certains cas, il se peut que la rcupration des fumes desconvertisseurs oxygne ne soit pas rentable ou pas possible en termes de gestion adquate del'nergie. Les fumes des convertisseurs oxygne peuvent alors tre brles pour produire de lavapeur. Le type de combustion (combustion complte ou suppression de la combution) dpend dela gestion locale de l'nergie.

Les poussires et/ou boues collectes doivent tre recycles autant que possible. Elles prsententhabituellement une forte teneur en zinc. Il convient daccorder une attention particulire auxmissions de particules partir de lorifice de la lance. Ce dernier doit tre couvert pendant lesoufflage l'oxygne et, si ncessaire, des gaz inertes doivent y tre injects pour vacuer cesparticules.

3. Dpoussirage secondaire, par :

vacuation efficace pendant lenfournement et la coule, suivie d'une purification parfiltration sur tissu ou par prcipitation lectrostatique, ou encore par toute autre techniqueoffrant une efficacit de dpoussirage comparable. Une efficacit de captage de prs de90 % est ralisable ; des teneurs en poussires de 5 15 mg/Nm3 dans le cas des filtres manche et de 20 30 mg/Nm3 dans celui de la prcipitation lectrostatique peuvent treatteintes. Les poussires prsentent habituellement une forte teneur en zinc.

vacuation efficace pendant la manipulation de la fonte (oprations de transvasement despoches), son dcrassage et les traitements mtallurgiques secondaires, suivie dunepurification par filtration sur tissu ou toute autre technique offrant une efficacit dedpoussirage comparable. Pour ces oprations, des facteurs d'mission infrieurs 5 g/td'acier brut liquide peuvent tre obtenus.

suppression des fumes au moyen de gaz inertes pendant le transvasement de la fonteliquide de la poche tonneau (ou de la poche mlangeuse) vers la poche de chargement, afinde rduire au minimum la production de fumes et de poussires.

4. Minimisation/rduction des rejets dans l'eau issus du dpoussirage primaire par voie humidedes gaz de convertisseurs oxygne, par des mesures telles que :

l'puration des fumes de convertisseurs sec, applicable lorsque l'espace disponible estsuffisant,

le recyclage des eaux de lavage, autant que possible (par exemple, par injection de CO2dans le cas de systmes sans combustion),

la floculation et la sdimentation des matires en suspension ; une concentration de 20 mg/lde matires en suspension peut tre obtenue.

5. Rduction des rejets dans l'eau de refroidissement direct au niveau des machines de coulecontinue, par :

recyclage, autant que possible, des eaux de process et de refroidissement, floculation et sdimentation des matires en suspension, dshuilage dans des cuves d'cumage ou tout autre dispositif de mme efficacit,

6 Rduction au minimum des dchets solides

Rsum

xiv Production sidrurgique

Dans le cas de la production des dchets solides, les techniques suivantes sont considres commeMTD, par ordre de priorit dcroissant :

rduction au minimum de la production de dchets, utilisation efficace (recyclage ou rutilisation) des dchets ou des sous-produits solides ; en

particulier, recyclage du laitier de convertisseur et des poussires (grosses et fines) rsultantdu traitement des fumes de convertisseur,

mise en dcharge contrle des dchets invitables.En principe, compte tenu de la prface, en labsence dindications contraires et quand les conditionspralables sont remplies, les techniques mentionnes aux points 1 6 sont applicables aussi bien auxnouvelles installations quaux installations dj existantes.

MTD pour les aciries lectriques, y compris la coule (Chapitre 9)

La fusion directe de matriaux ferreux, essentiellement des ferrailles, seffectue habituellement dansdes fours arc lectrique, trs gourmands en nergie lectrique et gros producteurs de rejets danslatmosphre, de dchets et de sous-produits solides (essentiellement des poussires de filtration et dulaitier). Les rejets dans latmosphre de ces fours couvrent un large ventail de composs inorganiques(poussires doxyde de fer et de mtaux lourds) et de composs organiques tels que les compossorganochlors importants que sont le chlorobenzne, les PCB et les PCDD/F. Les techniques prendreen compte dans la dtermination des MTD en sont le reflet et sont axes sur ces proccupations. En cequi concerne les rejets dans latmosphre, les poussires et les PCDD/F sont les paramtres les plusimportants cits dans les conclusions. Le prchauffage des ferrailles est galement considr commeune MTD, au mme titre que le recyclage et le remploi du laitier et des poussires.

Dans le cas des aciries lectriques (coule incluse), les techniques ou combinaisons de techniquessuivantes sont considres comme MTD.

1. Efficacit du captage des poussires par :

extraction directe des effluents gazeux (4me ou 2me trou) associe des systmes de hottes,ou

systmes de confinement (dog-house) et de hottes, ou confinement complet des installations.

Le captage des missions primaires et secondaires des fours arc lectrique peut tre efficace 98 % (ou plus).

2. Dpoussirage des gaz rsiduaires par :

des filtres en tissu bien conus qui laissent passer moins de 5 mg de poussires par Nm3pour les installations nouvelles et moins de 15 mg par Nm3 pour les installations djexistantes (valeurs moyennes journalires pour les deux).

Rsum

Production sidrurgique xv

La rduction au minimum de la teneur en poussires va de pair avec celle des missions de mtauxlourds, sauf pour les mtaux lourds sous forme gazeuse, comme le mercure.

3. Rduction au minimum des composs organochlors (notamment des missions de PCDD/F etde PCB), par :

post-combustion approprie lintrieur des conduits deffluents gazeux ou dans unechambre de post-combustion spare, suivie dune extinction rapide afin dviter unesynthse de novo ; et/ou

injection de poudre de lignite dans le conduit, en amont des filtres en tissu.Des concentrations de PCDD/F de 0,1 0,5 ng I-TEQ/Nm3 peuvent tre atteintes dans les rejets.

4. Prchauffage des ferrailles (combin avec le point 3) afin de rcuprer la chaleur sensiblecontenue dans les effluents gazeux primaires :

prchauffage dune partie des ferrailles permet dconomiser environ 60 kWh/t et celui dela totalit des ferrailles jusqu 100 kWh/t dacier brut liquide. Lapplicabilit duprchauffage des ferrailles dpend des circonstances locales et doit tre dmontre au caspar cas. Le prchauffage des ferrailles peut entraner un rejet accru de polluants organiquesauquel il faut rester attentif.

5. Rduction au minimum des dchets et des sous-produits solides :

Dans le cas des dchets solides, les techniques suivantes sont considres comme MTD, par ordrede priorit dcroissant :

rduction au minimum de la production de dchets ; rduction au minimum des dchets par recyclage du laitier des fours lectriques et des

poussires de filtration. Selon les circonstances locales, les poussires de filtration peuventtre renvoyes vers le four lectrique afin de parvenir un enrichissement en zinc pouvantatteindre 30 %. Les poussires de filtration prsentant une teneur en zinc de plus de 20 %sont utilisables dans lindustrie des mtaux non ferreux ;

les poussires de filtration rsultant de la production daciers fortement allis peuvent tretraites pour rcuprer les mtaux dalliage ;

en ce qui concerne les dchets solides invitables ou impossibles recycler, il convientdabaisser les quantits produites. En cas dobstacle cet abaissement et/ou remploi, lamise en dcharge contrle est la seule solution.

6. Rejets dans leau :

refroidissement des quipements du four par des circuits deau ferms, eaux rsiduaires de coule continue :

recyclage des eaux de refroidissement, autant que possible, prcipitation ou sdimentation des matires en suspension, dshuilage dans des cuves dcumage ou par tout autre dispositif efficacit

quivalente.

En principe, compte tenu de la prface, les techniques mentionnes aux points 1 6 sont applicablesaussi bien aux nouvelles installations quaux installations dj existantes.

Rsum

xvi Production sidrurgique

Degr de consensus

Ce BREF bnficie dun vaste consensus. Aucune divergence de vue na t constate pendant lesdiscussions du TWG et du forum dchange dinformations (IEF). Un large accord sest dgag sur ledocument.

Prface

Production sidrurgique xvii

Prface1. Statut du prsent document

Sauf indication contraire, les rfrences la directive dans le prsent document renvoient ladirective 96/61/CE du Conseil du 24 septembre 1996 relative la prvention et la rduction intgresde la pollution. Le prsent document fait partie dune srie de documents prsentant les rsultats dunchange dinformations entre les tats membres de lUE et les industries intresses au sujet desmeilleures techniques disponibles (MTD), des prescriptions de contrle y affrentes et de leurvolution. Il est publi par la Commission europenne en application de larticle 16, paragraphe 2 de ladirective, et doit donc tre pris en considration, conformment lannexe IV de la directive lors de ladtermination des meilleures techniques disponibles .

2. Obligations lgales prvues par la directive IPPC et dfinition des MTD

Afin de clarifier le contexte juridique dans lequel le prsent document a t rdig, certaines desprincipales dispositions de la directive IPPC, dont la dfinition de lexpression meilleures techniquesdisponibles sont dcrites dans la prsente prface. Cette description est invitablement incomplte etnest donne qu titre dinformation. Elle na pas de valeur juridique et ne modifie ou ne porteatteinte en aucun cas aux dispositions de la directive.

La directive a pour objet la prvention et la rduction intgres de la pollution provenant des activitslistes dans son annexe I, afin de garantir un niveau lev de protection de lenvironnement dans sonensemble. La base juridique de cette directive est lie aux objectifs de protection de lenvironnement.Lors de sa mise en uvre, il conviendra de tenir galement compte dautres objectifs de laCommunaut, comme la comptitivit de lindustrie communautaire, ce qui permettra de contribuer audveloppement durable.

Plus spcifiquement, la directive prvoit un systme dautorisation pour certaines catgoriesdexploitations industrielles, en vertu duquel les exploitants et rgulateurs sont invits adopter uneapproche globale intgre en ce qui concerne les risques de pollution et le potentiel de consommationassocis linstallation. Lobjectif de cette approche intgre est damliorer la gestion et le contrledes procds industriels, afin de parvenir un niveau lev de protection de lenvironnement dans sonensemble. Le principe gnral prsent dans larticle 3 constitue la pierre angulaire de cette approche.Il stipule que les exploitants doivent prendre toutes les mesures de prvention appropries contre lespollutions, notamment en ayant recours aux les meilleures techniques disponibles afin damliorer leurperformance environnementale.

Lexpression meilleures techniques disponibles est dfinie larticle 2, paragraphe 11 de ladirective comme le stade de dveloppement le plus efficace et avanc des activits et de leurs modesdexploitation, dmontrant laptitude pratique de techniques particulires constituer, en principe, labase des valeurs limites dmission visant viter et, lorsque cela savre impossible, rduire demanire gnrale les missions et limpact sur lenvironnement dans son ensemble . Larticle 2,paragraphe 11 prcise ensuite cette dfinition de la faon suivante :

Par techniques , on entend aussi bien les techniques employes que la manire dontlinstallation est conue, construite, entretenue, exploite et mise larrt ;

Par disponibles , on entend les techniques mises au point sur une chelle permettant de lesappliquer dans le contexte du secteur industriel concern, dans des conditions conomiquement ettechniquement viables, en prenant en considration les cots et les avantages, que ces techniquessoient utilises ou produites ou non sur le territoire de ltat membre intress, pour autant quelexploitant concern puisse y avoir accs dans des conditions raisonnables ;

Prface

xviii Production sidrurgique

Par meilleures , on entend les techniques les plus efficaces pour atteindre un niveau gnrallev de protection de lenvironnement dans son ensemble.

En outre, lannexe IV de la directive contient une liste de considrations prendre en compte engnral ou dans un cas particulier lors de la dtermination des meilleures techniques disponibles [...]compte tenu des cots et des avantages pouvant rsulter dune action, et des principes de prcaution etde prvention . Ces considrations comprennent les informations publies par la Commission envertu de larticle 16, paragraphe 2.

Les autorits comptentes charges de dlivrer les autorisations sont invites tenir compte desprincipes gnraux dfinis larticle 3, lorsquelles tablissent les conditions de lautorisation. Cesconditions doivent comporter les valeurs limites dmission, qui peuvent tre compltes ouremplaces, le cas chant, par des paramtres ou des mesures techniques quivalentes.Conformment larticle 9, paragraphe 4 de la directive, ces valeurs limites dmission, paramtres etmesures techniques quivalents doivent, sans prjudice du respect des normes de qualitenvironnementale, se fonder sur les meilleures techniques disponibles, sans prescrire lutilisationdune technique ou dune technologie spcifique, et en prenant en considration les caractristiquestechniques de linstallation concerne, son implantation gographique et les conditions locales delenvironnement. Dans tous les cas, les conditions dautorisation doivent prvoir des dispositionsrelatives la minimisation de la pollution longue distance ou transfrontire et garantir un niveaulev de protection de lenvironnement dans son ensemble.

Les tats membres ont lobligation, en vertu de larticle 11 de la directive, de veiller ce que lesautorits comptentes se tiennent informes ou sont informes de l'volution des meilleures techniquesdisponibles.

3. Objectif du prsent document

Larticle 16, paragraphe 2, de la directive invite la Commission organiser un changedinformations entre les tats membres et les industries intresses au sujet des meilleures techniquesdisponibles, des prescriptions de contrle y affrentes et de leur volution et publier les rsultats decet change.

Lobjet de lchange dinformations est dfini au considrant 25 de la directive, qui prvoit que lesprogrs et les changes dinformations au niveau communautaire en ce qui concerne les meilleurestechniques disponibles permettront de rduire les dsquilibres au plan technologique dans laCommunaut, favoriseront la diffusion au plan mondial des valeurs limites et des techniques utilisesdans la Communaut et aideront les tats membres dans la mise en uvre efficace de la prsentedirective.

La Commission (DG Environnement) a mis en place un forum dchange dinformations (IEF) pourfaciliter les travaux entrepris en application de larticle 16, paragraphe 2. Un certain nombre degroupes de travail techniques ont par ailleurs t crs sous lgide de lIEF. LIEF comme les groupesde travail techniques sont composs de reprsentants des tats membres et de lindustrie, comme leprvoit larticle 16, paragraphe 2.

La prsente srie de documents a pour objet de reflter prcisment lchange dinformations qui a ttabli conformment larticle 16, paragraphe 2, et de fournir des informations de rfrence linstance charge de la dlivrance des autorisations pour quelle les prenne en compte lors de ladfinition des conditions dautorisation. En fournissant des informations pertinentes relatives auxmeilleures techniques disponibles, ces documents doivent devenir des outils prcieux pourlamlioration de la performance environnementale.

4. Sources dinformation

Prface

Production sidrurgique xix

Le prsent document est le rsum des informations recueillies partir dun certain nombre desources, y compris notamment lexpertise des groupes mis en place pour assister la Commission dansson travail, puis vrifies par les services de la Commission. Il convient de remercier ici les auteurs detoutes ces contributions.

5. Comprhension et utilisation du prsent document

Les informations contenues dans le prsent document sont prvues pour servir de base ladtermination des MTD pour des cas prcis. Lors de la dtermination de ces MTD et de la fixation desconditions dautorisation, lobjectif global, qui est de parvenir un niveau lev de protection delenvironnement dans son ensemble, ne doit jamais tre perdu de vue.

Le reste de ce paragraphe dcrit le type dinformations prsentes dans chaque partie du document.

Les chapitres 1, 2 et 3 contiennent des informations gnrales sur le secteur industriel concern et lapremire section des chapitres 4 9 fournit des informations sur les proceds industriels utiliss dansce secteur. La deuxime section des chapitres 4 9 contient des donnes relatives aux niveaux actuelsdmission et de consommation qui refltent la situation dans les installations dj existantes aumoment de la publication.

La troisime section des chapitres 4 9 dcrit de manire plus dtaille les techniques de rduction desmissions et dautres techniques considres comme les plus pertinentes pour la dtermination desmeilleures techniques disponibles et des conditions dautorisation. Ces informations indiquent lesniveaux de consommation et dmission quil est possible datteindre avec la technique considre,donnent une ide des cots et des effets multimilieux (effets croiss) relatifs cette technique etprcisent dans quelle mesure celle-ci est applicable aux diffrentes installations (nouvelles, djexistantes, de petite ou de grande dimension, par exemple) ncessitant des autorisations en matire deprvention et de rduction de la pollution,. Les techniques gnralement considres comme dpassesne sont pas incluses.

Les conclusions des chapitres 4 9 prsentent les techniques et les niveaux dmission et deconsommation jugs compatibles avec les meilleures techniques disponibles au sens gnral. Le butest ainsi dapporter des indications gnrales sur les niveaux dmission et de consommation quil estpossible de considrer comme des valeurs de rfrence appropries pour servir de base ladtermination de conditions dautorisation reposant sur les meilleures techniques disponibles ou ltablissement des prescriptions contraignantes gnrales mentionnes larticle 9, paragraphe 8. Ilfaut cependant souligner que ce document ne propose pas de valeurs limites dmission. Ladtermination des conditions dautorisation appropries supposera la prise en compte de facteurslocaux inhrents au site, tels que les caractristiques techniques de linstallation concerne, sonimplantation gographique et les conditions environnementales locales. Dans le cas des installationsdj existantes, il faut en outre tenir compte de la viabilit conomique et technique de leuramlioration. Le seul objectif consistant assurer un niveau lev de protection de lenvironnementdans son ensemble impliquera dj souvent de faire des compromis entre diffrents types dincidencessur lenvironnement et ces compromis seront souvent influencs par des considrations locales.

Bien que ce document cherche aborder certains des problmes voqus, il ne pourra pas les traitertous de manire exhaustive. Les techniques et niveaux prsents dans les conclusions relatives auxmeilleures techniques disponibles des chapitres 4 9 ne seront donc pas forcment appropris pourtoutes les installations. Par ailleurs, lobligation de garantir un niveau lev de protection delenvironnement, y compris la rduction des pollutions sur de longues distances ou transfrontires,suppose que les conditions dautorisation ne pourront pas tre dfinies sur la base de considrationspurement locales. Cest pourquoi il est de la plus haute importance que les autorits charges dedlivrer les autorisations tiennent compte de toutes les informations prsentes dans le prsentdocument.

Prface

xx Production sidrurgique

tant donn que les meilleures techniques disponibles sont modifies au fil du temps, le prsentdocument sera rvis et mis jour, le cas chant. Toutes les ventuelles observations et propositionspeuvent tre envoyes au Bureau europen IPPC de lInstitut de prospective technologique, ladressesuivante :

Edificio Expo-WTC, c/ Inca Garcilaso, s/n, E-41092 Sville, Espagne

Tlphone : +34 95 4488 284

Tlcopieur : +34 95 4488 426

Courriel : [email protected]

Internet : http://eippcb.jrc.es

Production sidrurgique xxi

Documentation de rfrence sur les meilleures techniques disponibles pourla production de fer et dacier

Rsum ..................................................................................................................................................... i

Prface................................................................................................................................................. xvii

PORTE DU TRAVAIL....................................................................................................................... xli

1 Informations gnrales .................................................................................................................... 1

1.1 Production sidrurgique globale en Europe et dans le monde................................................. 1

1.2 Rpartition gographique de la production sidrurgique dans lUE ....................................... 3

1.3 Investissements et emploi dans lindustrie sidrurgique de lEU.......................................... 10

1.4 Situation conomique ............................................................................................................ 11

1.5 Impact environnemental de lindustrie sidrurgique ............................................................. 12

2 STOCKAGE et manutention des matires premires ................................................................... 19

3 Production de lacier - aperu gnral........................................................................................... 21

3.1 Les diffrentes mthodes de production dacier.................................................................... 21

3.2 Aciries intgres .................................................................................................................. 22

3.2.1 Aperu gnral des procds....................................................................................... 22

3.2.2 Interdpendance entre les diffrents procds ou units de production au niveau delnergie, des sous-produits et rsidus, de lair et de leau............................................................ 25

3.2.2.1 nergie .................................................................................................................... 25

3.2.2.2 Rsidus et sous-produits solides ............................................................................. 28

3.2.2.3 Eau .......................................................................................................................... 30

4 Installations dagglomration ........................................................................................................ 33

4.1 Procds et techniques appliqus .......................................................................................... 33

4.1.1 Objectif du procd dagglomration.......................................................................... 33

4.1.2 Mlange des matires premires ................................................................................. 33

4.1.3 Exploitation des bandes dagglomration ................................................................... 35

4.1.4 Criblage chaud et refroidissement de lagglomr ................................................... 37

4.2 Niveaux de consommation et dmission actuels.................................................................. 39

Prface

xxii Production sidrurgique

4.2.1 Vue densemble des flux entrants et sortants .............................................................. 39

4.2.2 Information sur les diffrents flux dmission ............................................................ 44

4.2.2.1 Informations dtailles sur les missions dans latmosphre.................................. 44

4.2.2.1.1 missions de particules issues du traitement, du concassage, du criblage et dutransport de la charge dalimentation et de lagglomr produit........................................... 44

4.2.2.1.2 missions de gaz rsiduaires issus de la bande dagglomration....................... 44

4.2.2.1.2.1 Gnral ......................................................................................................... 44

4.2.2.1.2.2 Poussires..................................................................................................... 45

4.2.2.1.2.3 Mtaux lourds .............................................................................................. 47

4.2.2.1.2.4 Chlorures alcalins......................................................................................... 48

4.2.2.1.2.5 Oxydes de soufre (SOx)................................................................................ 48

4.2.2.1.2.6 Fluorures ...................................................................................................... 51

4.2.2.1.2.7 Oxydes dazote (NOx) .................................................................................. 52

4.2.2.1.2.8 Hydrocarbures .............................................................................................. 53

4.2.2.1.2.9 Polychlorodibenzo-para-dioxines et polychlorodibenzo-para-furannes(PCDD/F) 53

4.2.2.1.2.10 Biphnyles polychlors (PCB)................................................................... 56

4.2.2.1.2.11 Autres composs organohalogns ............................................................ 56

4.2.2.1.2.12 Hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH)..................................... 56

4.2.2.1.3 missions de particules issues du refroidisseur dagglomr............................. 57

4.2.2.2 Informations sur les missions dans leau............................................................... 57

4.2.2.2.1.1 Eaux de rinage............................................................................................ 57

4.2.2.2.1.2 Eaux de refroidissement............................................................................... 57

4.2.2.2.1.3 Eaux uses issues du traitement des gaz rsiduaires .................................... 57

4.2.2.3 Informations sur les dchets solides........................................................................ 58

4.2.2.4 Informations sur les aspects nergtiques............................................................... 58

4.2.2.5 Informations sur les missions sonores................................................................... 58

4.3 Techniques prendre en compte lors de la dtermination des MTD .................................... 59

4.3.1 Techniques intgres au process ................................................................................. 59

Production sidrurgique xxiii

4.3.2 Techniques appliques en fin de process .................................................................... 59

4.3.3 Techniques intgres au process ................................................................................. 61

4.3.4 Techniques appliques en fin de process .................................................................... 80

4.4 Conclusions ......................................................................................................................... 106

4.5 Techniques mergentes et dveloppements futurs .............................................................. 110

4.5.1 limination des PCDD/F........................................................................................... 110

5 INSTALLATIONS DE PELLETISATION ................................................................................ 113

5.1 Procds et techniques appliqus ........................................................................................ 113

5.1.1 Broyage et schage/dshydratation ........................................................................... 114

5.1.2 Prparation des boulettes vertes .......................................................................... 114

5.1.3 Durcissement............................................................................................................. 115

5.1.3.1 Mthode de la grille droite.................................................................................... 115

5.1.3.2 Mthode du four grille ....................................................................................... 116

5.1.4 Criblage et manutention ............................................................................................ 117

5.2 Niveaux de consommation et dmission actuels................................................................ 118

5.2.1 Vue densemble des flux entrants et sortants ............................................................ 118

5.2.2 Informations sur les diffrents flux dmission......................................................... 120

5.2.2.1 missions de particules au cours du broyage........................................................ 120

5.2.2.2 missions de NOx au cours du durcissement et du schage ................................. 121

5.2.2.3 missions de particules et deffluents gazeux depuis la bande de durcissement.. 121

5.2.2.4 missions de SO2 au cours du durcissement......................................................... 121

5.2.2.5 missions de HCl et de HF au cours du durcissement ......................................... 121

5.2.2.6 Eaux uses............................................................................................................. 121

5.2.2.7 Dchets solides ..................................................................................................... 122

5.2.2.8 Consommation en nergie..................................................................................... 122

5.3 Techniques prendre en compte lors de la dtermination des MTD .................................. 123

5.4 Conclusions ......................................................................................................................... 130

5.5 Techniques mergentes ....................................................................................................... 133

Prface

xxiv Production sidrurgique

5.5.1 Rduction intgre au processus des missions de NOx au niveau de la bande dedurcissement................................................................................................................................ 133

5.5.2 Agglomration froid de pellets/briquettes .............................................................. 133

5.5.3 Autres techniques possibles ...................................................................................... 134

6 Cokeries....................................................................................................................................... 137


6.1.1 Manutention du charbon............................................................................................ 140

6.1.2 Fonctionnement dune batterie de fours coke......................................................... 140

6.1.2.1 Enfournement du charbon..................................................................................... 141

6.1.2.2 Chauffage/cuisson dans les chambres................................................................... 142

6.1.2.3 Cokfaction........................................................................................................... 144

6.1.2.4 Dfournement et extinction du coke ..................................................................... 145

6.1.2.5 Manutention et criblage du coke........................................................................... 146

6.1.3 Collecte et traitement du gaz de cokerie avec rcupration des sous-produits ......... 146

6.1.3.1 Refroidissement du gaz......................................................................................... 148

6.1.3.2 Rcupration du goudron du gaz de cokerie......................................................... 149

6.1.3.3 Dsulfuration du gaz de cokerie ........................................................................... 149

6.1.3.4 Rcupration de lammoniac contenu dans le gaz de cokerie............................... 150

6.1.3.5 Rcupration de lhuile lgre contenue dans le gaz de cokerie........................... 150

6.1.4 Flux deau dans les fours coke ............................................................................... 151

6.2 Niveaux de consommation et dmission actuels................................................................ 154


6.2.2 Informations sur les missions dans lair .................................................................. 160

6.2.3 Informations sur les missions dans leau................................................................. 160

6.2.3.1 missions continues dans leau ............................................................................ 160

6.2.3.1.1 Quantits........................................................................................................... 160

6.2.3.1.2 Eaux uses en provenance de la cokerie........................................................... 161

6.2.3.1.3 Eaux uses issues des procds de dsulfuration par oxydation humide ......... 161

6.2.3.1.4 Eau de refroidissement ..................................................................................... 163

Production sidrurgique xxv

6.2.3.2 missions discontinues dans leau........................................................................ 163

6.2.3.2.1 Extinction du coke par voie humide ................................................................. 163

6.2.4 Consommation dnergie .......................................................................................... 164

6.2.5 Pollution du sol ......................................................................................................... 165


6.4 Conclusions ......................................................................................................................... 212

6.5 Techniques mergentes et volutions futures...................................................................... 217

7 HAUTS fOURNEAUX............................................................................................................... 219

7.1 Procds mis en uvre ........................................................................................................ 219

7.1.1 Chargement ............................................................................................................... 221

7.1.2 Cowpers..................................................................................................................... 222

7.1.3 Haut fourneau............................................................................................................ 223

7.1.3.1 Gnralits ............................................................................................................ 223

7.1.3.2 Gaz de haut fourneau ............................................................................................ 224

7.1.3.3 Zinc et plomb ........................................................................................................ 224

7.1.4 Injection directe dagents rducteurs......................................................................... 225

7.1.5 Coule ....................................................................................................................... 225

7.1.6 Traitement du laitier .................................................................................................. 226

7.1.6.1 Traitement du laitier par granulation .................................................................... 226

7.1.6.2 Traitement du laitier en fosse................................................................................ 228

7.1.6.3 Traitement du laitier par pelletisation ................................................................... 228

7.2 Niveaux dmission et de consommation actuels................................................................ 229


7.2.2 Informations sur les diffrents flux dmission et la consommation dnergie ........ 234

7.2.2.1 missions de gaz rsiduaires ................................................................................ 234

7.2.2.1.1 Gaz de combustion provenant des cowpers...................................................... 234

7.2.2.1.2 missions lors du chargement et du transport .................................................. 235

7.2.2.1.3 Gaz de haut fourneau (mission indirecte) ....................................................... 235

Prface

xxvi Production sidrurgique

7.2.2.1.4 missions de la halle de coule ........................................................................ 237

7.2.2.1.5 missions issues du traitement du laitier.......................................................... 238

7.2.2.2 missions des dchets et des sous-produits solides .............................................. 238

7.2.2.2.1 Particules issues de la coule............................................................................ 238

7.2.2.2.2 Poussires et boues issues du traitement des gaz de haut fourneau.................. 238

7.2.2.2.3 Laitier issu de hauts fourneaux......................................................................... 240

7.2.2.3 missions deaux uses......................................................................................... 241

7.2.2.3.1 Eau de surverse issue du traitement des gaz de haut fourneau ......................... 241

7.2.2.3.2 Eaux uses issues de la granulation du laitier................................................... 242

7.2.2.3.3 Mise larrt des circuits de refroidissement leau ....................................... 243

7.2.2.4 nergie et besoins en agents rducteurs................................................................ 243


7.4 Conclusions ......................................................................................................................... 267


8 siderurgie et coule l'oxygne ................................................................................................. 273


8.1.1 Transfert et stockage de la fonte................................................................................ 275

8.1.2 Prtraitement de la fonte ........................................................................................... 276

8.1.3 Oxydation dans le convertisseur oxygne .............................................................. 277

8.1.4 Traitement mtallurgique secondaire ........................................................................ 282

8.1.5 Coule ....................................................................................................................... 285

8.1.5.1 Coule continue .................................................................................................... 285

8.1.5.2 Coule en lingotire .............................................................................................. 287

8.2 Niveaux dmission et de consommation actuels................................................................ 288


8.2.2 Informations sur les diffrents flux dmission et la consommation dnergie ........ 293

8.2.2.1 missions de gaz rsiduaires ................................................................................ 294

8.2.2.1.1 Effluents gazeux primaires ............................................................................... 294

Production sidrurgique xxvii

8.2.2.1.1.1 missions rsultant du prtraitement de la fonte brute .............................. 294

8.2.2.1.1.2 missions occasionnes par le soufflage l'oxygne et gaz de convertisseur oxygne 294

8.2.2.1.1.3 missions provenant des poches de coule, fours-poches, convertisseurs oxygne et autres quipements servant au traitement mtallurgique secondaire ............ 298

8.2.2.1.2 Effluents gazeux secondaires............................................................................ 298

8.2.2.2 Dchets et sous-produits solides ........................................................................... 299

8.2.2.2.1 Laitier de dsulfuration..................................................................................... 299

8.2.2.2.2 Laitier de convertisseur oxygne ................................................................... 300

8.2.2.2.3 Projections ........................................................................................................ 301

8.2.2.2.4 Grosses poussires issues du traitement des gaz de convertisseur oxygne .. 301

8.2.2.2.5 Poussires fines et boues issues du traitement des gaz de convertisseur oxygne302

8.2.2.2.6 Laitier et battitures de coule continue............................................................. 303

8.2.2.2.7 Granulats........................................................................................................... 303

8.2.2.3 missions d'eaux uses ......................................................................................... 303

8.2.2.3.1 Eaux de lavage issues du traitement des gaz de convertisseur oxygne........ 303

8.2.2.3.2 Eaux uses issues de la formation de vide........................................................ 304

8.2.2.3.3 Eaux uses de coule continue ......................................................................... 304

8.2.2.4 Besoins en nergie ................................................................................................ 304

8.2.2.4.1 Convertisseur oxygne (convertisseur).......................................................... 304

8.2.2.4.2 Coule continue ................................................................................................ 304


8.4 Conclusions ......................................................................................................................... 335


9 Acirie lectrique et coule de lacier ......................................................................................... 343


9.1.1 Manutention et stockage des matires premires ...................................................... 346

9.1.2 Prchauffage de la ferraille ....................................................................................... 346

9.1.3 Chargement du four................................................................................................... 347

Prface

xxviii Production sidrurgique

9.1.4 Fusion et affinage dans le four arc.......................................................................... 347

9.1.5 La coule de lacier et du laitier ................................................................................ 348

9.1.6 Mtallurgie secondaire .............................................................................................. 348

9.1.7 Manipulation du laitier .............................................................................................. 349

9.1.8 Coule continue......................................................................................................... 349

9.2 Consommation actuelle et niveaux dmission ................................................................... 350

9.2.1 9.2.1. Vue densemble des flux entrants et sortants .................................................. 350

9.2.2 Informations sur les diffrents flux dmission, le bruit et la consommation dnergie352

9.2.2.1 Emissions atmosphriques. ................................................................................... 352

9.2.2.1.1 Emissions du circuit primaire ........................................................................... 352

9.2.2.1.1.1 Emissions directement dans le four arc lectrique .................................. 352

9.2.2.1.1.2 Les gaz mis lors du procd de mtallurgie secondaire ........................... 358

9.2.2.1.2 Les missions gazeuses secondaires provenant de la manutention et duchargement de la ferraille, de la coule de lacier, de la seconde mtallurgie avec lesoprations de coule, et de la coule continue .................................................................... 358

9.2.2.1.3 Emanations lors du traitement du laitier........................................................... 359

9.2.2.2 Dchets et sous-produits ....................................................................................... 359

9.2.2.2.1 Laitier provenant dacier carbone/ acier faiblement alli/ acier fortement alli359

9.2.2.2.2 Poussires provenant du traitement des gaz ..................................................... 361

9.2.2.2.3 Les briques rfractaires..................................................................................... 363

9.2.2.3 Emissions deaux usages..................................................................................... 363

9.2.2.3.1 Eaux de ruissellement provenant des parcs ferraille...................................... 363

9.2.2.3.2 Eaux usages provenant des purateurs de gaz ................................................ 364

9.2.2.3.3 Eaux uses provenant de la coule continue..................................................... 364

9.2.2.4 Contamination des sols ......................................................................................... 364

9.2.2.5 Bruit ...................................................................................................................... 364

9.3 Les techniques prendre en compte pour la dtermination des MTD ................................ 365

9.3.1 Les mesures intgres au process (Process Integrated : PI) ...................................... 365

9.3.1.1 PI 1 : Optimisation du process du four arc lectrique ........................................ 365

Production sidrurgique xxix

9.3.1.2 PI 2 : Le prchauffage de la ferraille..................................................................... 372

9.3.1.3 PI 3 : Systme de refroidissement par un circuit deau ferm .............................. 375

9.3.2 Les techniques de fin de process (End-of-pipe techniques : EP) .............................. 376

9.3.2.1 EP 1 : Systmes avancs de captage des missions .............................................. 376

9.3.2.2 EP2 : Post combustion efficace avec traitement avanc des gaz .......................... 378

9.3.2.3 EP3 : Injection de poudre de coke de lignite pour le traitement des missionsgazeuses 381

9.3.2.4 EP4 : Recyclage des laitiers des aciries lectriques ............................................ 382

9.3.2.5 EP5 : Rutilisation des poussires des aciries.................................................... 384

9.4 Conclusions ......................................................................................................................... 387

10 nouvelles Techniques alternatives de production de fer.......................................................... 391

10.1 Introduction ......................................................................................................................... 391

10.2 Rduction directe................................................................................................................. 393

10.2.1 Gnralits................................................................................................................. 393

10.2.2 Processus disponibles................................................................................................ 393

10.2.3 Effets sur lenvironnement de la rduction directe.................................................... 394

10.3 Rduction par fusion (SR)................................................................................................... 395

10.3.1 Gnralits................................................................................................................. 395

10.3.2 Corex ......................................................................................................................... 395

10.3.3 En cours de dveloppement....................................................................................... 399

10.4 Comparaison du haut fourneau, de la rduction directe et de la rduction par fusion ........ 403

11 CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS ..................................................................... 409

Production sidrurgique xxxi

Liste des figuresFigure 1.1 : Production dacier brut en Europe et dans le monde depuis 1870 [Stat. Stahl, 1997]...... 1

Figure 1.2 : Production dacier des fours arc lectrique et des convertisseurs oxygne dans lUEentre 1985 et 1995 - [Stat. Stahl, 1997]................................................................................................... 2

Figure 1.3 : Rpartition gographique des aciries intgres dans lUnion europenne......................... 3

Figure 1.4 : Production dacier en convertisseur oxygne et en four arc lectrique dans les tatsmembres de lUE en 1996 - [Stat. Stahl, 1997]....................................................................................... 4

Figure 1.5 : Nombre dinstallations de production de fonte brute et dacier dans lEurope des quinze [Stat. Stahl, 1997 ; Stahl, 1996]............................................................................................................... 5

Figure 1.6 : Dveloppement de lemploi dans lindustrie sidrurgique de lEurope des quinze entre1983 et 1996 - [Stat. Stahl, 1997].......................................................................................................... 10

Figure 1.7 : Aperu des consommations et des productions de lindustrie sidrurgique dans lEuropedes quinze en 1995 daprs [Stat. Stahl, 1997] .................................................................................. 12

Figure 1.8 : missions atmosphriques relatives pour une slection de polluants issus des installationsdagglomration, des cokeries, des hauts fourneaux, des aciries loxygne et des fours arclectrique ............................................................................................................................................... 13

Figure 2.1 : Diagramme des flux de matires lis une manutention typique dans une acirie intgre[UK HMIP, 1993].................................................................................................................................. 20

Figure 3.1 : Mthodes de production de lacier brut [Ullmanns, 1994]............................................ 21

Figure 3.2 : Vue arienne dune acirie intgre situe prs de la cte................................................. 22

Figure 3.3 : Aperu de la production dacier dans une acirie intgre [UK IPR 2/1, 1994]............. 25

Figure 3.4 : Exemple des flux entrants, sortants et internes dans le systme nergtique dune acirieintgre moderne [Joksch, 1998]........................................................................................................ 27

Figure 3.5 : Rpartition typique de la demande nergtique dans une acirie intgre par tonne dacierbrut [Ullmanns, 1989] ....................................................................................................................... 28

Figure 3.6 : Exemple typique de gestion des rsidus et des sous-produits dans une acirie intgre daprs [Bothe, 1993] ............................................................................................................................ 29

Figure 3.7 : Exemple de gestion de leau dans une acirie intgre bnficiant dune trs grandedisponibilit en eau................................................................................................................................ 31

Figure 4.1 : Photographie dune bande dagglomration avec linstallation de chargement (tamboursou dversoirs) et le tablier dallumage en bout de bande ...................................................................... 33

Figure 4.2 : Diagramme schmatique dune installation dagglomration prsentant les principauxpoints dmission [Theobald 1, 1995] ................................................................................................ 34

Figure 4.3 : Diagramme schmatique des zones de temprature et de raction dans un processusdagglomration daprs [Dietrich, 1961] .......................................................................................... 37

Figure 4.4 : Aperu des flux de matire dune installation dagglomration ........................................ 39

Prface

xxxii Production sidrurgique

Figure 4.5 : Profil dmission typique de CO2, CO, O2 et H2O dans les gaz rsiduaires (botes ventindividuelles) le long de la bande dagglomration daprs [Neuschtz, 1996] ................................ 45

Figure 4.6 : Rpartition par poids et taille des grains de poussire issus de diffrentes bandesdagglomration daprs [Bothe, 1993].............................................................................................. 46

Figure 4.7 : Rsistivit spcifique des poussires doxyde de fer, de chlorures alcalins et de sulfures [Reiche, 1990] ....................................................................................................................................... 46

Figure 4.8 : Profil dmission typique de SO2 et de NOx dans les gaz rsiduaires (botes ventindividuelles) et courbe des tempratures le long de la bande dagglomration daprs [Neuschtz,1996]...................................................................................................................................................... 49

Figure 4.9 : Composition moyenne de lagglomr en Allemagne [Stahl, 1995] .............................. 50

Figure 4.10 : Influence de la basicit de lagglomr (CaO/SiO2) sur la rsistivit spcifique despoussires [Bothe, 1993] .................................................................................................................... 51

Figure 4.11 : Relation entre la basicit du combustible dagglomration et les missions de fluorures [Bothe, 1993]......................................................................................................................................... 52

Figure 4.12 : Profil typique des groupes homologues des gaz rsiduaires bruts dune installationdagglomration (avant rduction) pour 6 mesures [Ptz, 1996] ....................................................... 54

Figure 4.13 : Aucune corrlation visible entre la concentration de PCDD/F et la concentration descomposs organique

Documents

BREF Prévention et réduction intégrées de la pollution (IPPC)