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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
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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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
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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Rsum
Production sidrurgique xi
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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Rsum
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).
-
Rsum
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 Procds et techniques appliqus
........................................................................................
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
6.2.1 Vue densemble des flux entrants et sortants
............................................................
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
6.3 Techniques prendre en compte lors de la dtermination des MTD
.................................. 166
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
7.2.1 Vue densemble des flux entrants et sortants
............................................................
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
7.3 Techniques prendre en compte lors de la dtermination des MTD
.................................. 245
7.4 Conclusions
.........................................................................................................................
267
7.5 Techniques mergentes et dveloppements futurs
..............................................................
270
8 siderurgie et coule l'oxygne
.................................................................................................
273
8.1 Procds et techniques appliqus
........................................................................................
274
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
8.2.1 Vue densemble des flux entrants et sortants
............................................................
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
8.3 Techniques prendre en compte lors de la dtermination des MTD
.................................. 305
8.4 Conclusions
.........................................................................................................................
335
8.5 Techniques mergentes et dveloppements futurs
..............................................................
339
9 Acirie lectrique et coule de lacier
.........................................................................................
343
9.1 Procds et techniques appliqus
........................................................................................
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