Logo TRS on line
 
Recherche:

Recherche avancée
Accueil Annuaire Technique Forum Evènements Partenaires
EDF Industrie
  LES FICHES TECHNIQUES
Récupération de cuivre par électrodéposition
Société Crépin-Petit
EDF Industrie

01.jpg (13932 octets)

Crépin-Petit
4, rue du Général Leclerc - 80370 - BERNAVILLE
Tél.: 22 32 77 20

   Avantages de l'installation

- Traitement de la pollution à la source
- Concentration des métaux en sortie d'usine conforme aux normes de rejet
- Diminution de charge à la station d'épuration
- Facilité d'exploitation

  L'entreprise

La société CRÉPIN-PETIT est implantée à Bernaville, au nord d'Amiens, dans le département de la Somme.

Créée il y a 130 ans, cette entreprise familiale était à l'origine spécialisée dans la production de boutons découpés dans la nacre.

Pour s'adapter aux évolutions de la mode ainsi qu'aux diverses demandes des clients, CRÉPIN-PETIT a opéré plusieurs mutations au fil des ans. Aujourd'hui, son activité est totalement centrée sur la production de boutons sur support plastique.

L'entreprise emploie près de 140 personnes et produit 10 à 12 millions de pièces par mois (150 à 200 millions d'unités par an). Par la taille et la diversité des produits fabriqués, CRÉPIN -PETIT est leader en France dans sa spécialité et son chiffre d'affaires atteint 50 MF. Environ le tiers de la production est exporté, tant en Europe qu'aux Etats-Unis ou en Asie. CREPIN-PETIT envisage d'ailleurs fortement d'ouvrir un bureau à Hong-Kong...

Une styliste attachée à l'entreprise prépare les collections deux fois par an. Compte tenu de la diversité des modèles, des coloris, des tailles, il faut imaginer que 2 à 3 millions de boutons sont nécessaires pour répondre aux besoins de chaque collection !

Pour gérer ce flux de boutons et leur diversité, une gestion de production informatisée est indispensable.

   Les activités

L'entreprise dispose actuellement d'une usine à Bernaville - dite usine A - mais une autre usine, implantée sur la même commune, est en cours de construction et sera opérationnelle dès février 1995. Cette nouvelle unité de production a pour but d'assurer la fabrication des matières premières, leur stockage ainsi que des opérations " mécaniques " (décolletage, ébavurage ... ).

Les activités de l'usine existante A concernent essentiellement des opérations de finition, effectuées à partir de matières premières provenant de l'extérieur.

Le site est composé des différents ateliers suivants

- un atelier de moulage par injection,
- un atelier de teinture, permettant d'effectuer 1 000 à 1 500 bains de teinture par semaine,
- un atelier de vernissage par pistolage, pour conférer aux boutons différents aspects,
- un atelier d'émaillage à chaud,
-  un atelier de pyrogravure,
- un atelier de métallisation.

Une machine laser pour la gravure vient d'être installée pour compléter ces différents équipements.

L'usine fonctionne en 1 x 8 heures - parfois plus pour répondre aux demandes urgentes - certains ateliers nécessitent toutefois 2 ou 3 postes par 24 heures.

   L'atelier de métallisation

La métallisation des boutons représente en moyenne 25 % du chiffre d'affaires et un volume de boutons de 5 m3 par mois.

 

Les boutons à métalliser sont constitués de polyester ou plus généralement d'ABS (acrylobutadiène styrène). Le procédé utilisé est le procédé de " cuivrage au tonneau ".

La première phase du procédé consiste en un cuivrage chimique, suivi d'un cuivrage électrolytique. Les phases de finition (nickelage, laitonnage, dorure, argenture, patinage...) interviennent ensuite.

02.jpg (22038 octets)
La chaine de cuivrage chimique

L'atelier de métallisation est composé des différentes chaînes suivantes :

ball.gif (995 octets) une chaîne de cuivrage chimique comprenant : un décapage chromique à l'acide sulfo-chromique, une " sensibilisation " (ou pré métallisation) au nitrate d'argent et au chlorure d'étain, un premier cuivrage par passage dans un bain chimique de cuivre alcalin sans cyanure. Le dépôt de cette fine pellicule de cuivre permet de rendre le produit suffisamment conducteur pour la phase suivante.

ball.gif (995 octets) une chaîne de cuivrage électrolytique : la phase de cuivrage dure en moyenne entre 12 et 16 heures. En sortie du bain de cuivre électrolytique, les tonneaux sont rincés à l'aide d'un rinçage douchette, nettoyés dans un rinçage statique puis dans les rinçages courants.

ball.gif (995 octets) des chaînes de finition : chaînes de nickelage, de laitonnage, d'argenture-dorure.

03.jpg (16408 octets)
L'atelier de cuivrage electrolytique et les chaines de finition

   La protection de l'environnement

ball.gif (995 octets) La réglementation

Les activités de l'entreprise concernent le traitement de surface et tombent sous le coup de l'arrêté du 26 septembre 1985, rédigé par le Ministère de l'Environnement.

Cet arrêté fixe les normes de rejets des métaux en milligrammes par litre d'effluent. En particulier, la valeur limite en cuivre est de 2 mg/l et celle en nickel de 5 mg/l.

Toutefois, les valeurs limites chez CRÉPIN-PETIT ont été diminuées par arrêté préfectoral, à savoir 2 mg/l pour le cuivre et 2 mg/l pour le nickel dans un premier temps et, depuis le 1er décembre 1993, 0,5 mg/l pour le cuivre et 0,5 mg/l pour le nickel.

ball.gif (995 octets) Les traitements

Le choix du traitement des effluents chez CRÉPIN-PETIT s'est opéré en plusieurs étapes :

- 1986-1987 : stockage des bains et expédition vers un Centre de Traitement. Cette solution s'est avérée fort coûteuse par l'industriel,
- 1988 : traitement sur résines échangeuses d'ions, mais la saturation des résines était beaucoup trop rapide,
- 1989 : mise en place d'une station d'épuration physico-chimique en remplacement des résines,
- 1991 : traitements complémentaires, dont la mise en place d'une électrolyse sur la chaîne de cuivre électrolytique.

Globalement, depuis 1991, les effluents issus de l'atelier de métallisation sont traités selon la procédure suivante :

- en tête de la chaîne de cuivrage chimique, un électrolyseur à deux compartiments séparés par une céramique " PURCHROM " de marque SHOWA permet de régénérer le chrome III en chrome VI et donc d'économiser les changements du bain

(le renouvellement s'opère maintenant tous les 6 mois au lieu d'une fois par semaine auparavant) ; le bain usé est ensuite envoyé en Centre de Traitement extérieur tandis que les rinçages sont adressés à la station physico-chimique.

04.jpg (23041 octets)
L'électrolyseur PURCHROM
en tête de cuivrage chimique

- la chaîne de cuivrage électrolytique est équipée de deux électrolyseurs PRIAM 20 revendus par CHAMPOISEAU et installés sur le rinçage mort ; leur fonctionnement est décrit ci-après,

[ A ce sujet, un logiciel gratuit est disponible en téléchargement.
Il permet de calculer l'évolution de la concentration en cation métallique dans une chaine de Traitement de Surface.
Pour l'obtenir, cliquez ici.
]

06.jpg (20024 octets)
Les deux électrolyseurs "PRIAM 20"
sur la chaine de cuivrage électrolytique

- sur la chaîne de nickelage électrolytique, les rinçages morts sont remontés dans les bains et les rinçages courants passent sur des résines, qui sont régénérées à l'extérieur,

- sur la chaîne de laitonnage, le bain cyanuré et les rinçages sont envoyés dans la station d'épuration physico-chimique,

- sur la chaîne de dorure, les rinçages sont traités sur des filtres permettant de récupérer le métal.

05.jpg (26954 octets)
Le cuivrage électrolytique

La station d'épuration physico-chimique a une capacité de 20 m3/j ; les opérations élémentaires sont les suivantes :

- décyanuration : oxydation des cyanures en cyanatges par emploi d'hypochlorite de sodium (NaOCI) en milieu alcalin,

- déchromatation : réduction du chrome hexavalent en chrome trivalent par emploi de bisulfite de sodium (NaHSO,) en milieu acide,

- neutralisation,

- floculation et décantation par polyélectrolyte : transformation des ions métalliques en hydroxydes métalliques,

- filtration de la surverse sur filtre à sable, stockage tampon, ajustement du pH et contrôle avant rejet à la station d'épuration urbaine,

- séparation des boues sur filtre à sable et envoi du gâteau en décharge de classe 1.

07.jpg (19222 octets)
Les cuves de la station d'épuration physico-chimique
et l'armoire de controle-commande

   Les électrolyseurs PRIAM sur la chaine de cuivrage électrolytique

ball.gif (995 octets) Principe et fonctionnement

Un des problèmes soulevés par la station d'épuration physico-chimique réside dans le fait que le cuivre et le nickel ne précipitent pas au même pH. Il en résultait donc des concentrations en sortie de station non conformes aux valeurs des normes de rejets prescrites par l'arrêté de 1985 - et à fortiori - aux valeurs attendues de l'arrêté préfectoral, mis en application à la fin de 1993.

Un premier contact a été établi entre EDF / Direction des Etudes et Recherches (DER), la Société CHAMPOISEAU et la Société CRÉPIN-PETIT par l'intermédiaire de NOVELECT Picardie et de la DRIRE Picardie. Les premiers essais de récupération du cuivre avec un réacteur de type PRIAM ont débuté à la mi-mars 1991. 08.jpg (21203 octets)
Le réacteur de régénération des cathodes
des électrolyseurs PRIAM

PRIAM (Procédé de Récupération Industriel Adapté aux Métaux) a été mis au point par EDF/DER et est commercialisé en France par la Société CHAMPOISEAU.

PRIAM fonctionne sur le principe de l'électrodéposition, bien adaptée au traitement des effluents chargés en métaux lourds ou en métaux précieux. De la même façon que, dans un bain électrolytique, le métal est déposé sur un objet, un électrolyseur de type PRIAM a pour but de récupérer le métal qui est entraîné dans les bains de rinçage. Sous l'effet d'un champ électrique et des phénomènes de transport qui en résultent (migration, convection, diffusion), les ions métalliques viennent se fixer sur la cathode d'un électrolyseur. Dans la cuve d'un appareil PRIAM sont insérées alternativement des anodes en titane recouvert d'oxydes métalliques (électrodes résistant à un dégagement d'oxygène) et des cathodes volumiques.

Chez CREPIN-PETIT, et comme le montre la figure 1, la concentration en cuivre dans le bain de cuivre électrolytique est de 50 g/l. La consommation en cuivre est de l'ordre de 1 tonne par mois.

09.jpg (25788 octets)
Figure 1 : Schéma d'implantation de l'électrolyseur PRIAM
chez CREPIN-PETIT

Le rinçage douchette consomme entre 7 et 10 litres d'eau par opération. Compte tenu des entraînements, le volume du rinçage douchette atteint 400 litres en fin de semaine, à une concentration de 30 g/l environ. En fin de semaine, ce rinçage sert en partie à remonter le niveau dans le bain, l'excédent étant évacué en station d'épuration.

Les électrolyseurs PRIAM sont placés sur le rinçage statique, en aval du rinçage douchette et en amont des rinçages courants. Deux réacteurs PRIAM 20 en parallèle et une pompe de circulation ont été installés. Le débit traité est de l'ordre de 2 m3/h (2 x 1 m3/h). La concentration maximale de cuivre lors du rinçage d'un tonneau dans le rinçage mort est de l'ordre de 500 à 1 000 mg/l. Cette concentration redescend à 30 mg/l en 6 à 7 heures, soit avant le rinçage d'un nouveau tonneau.

En début de semaine, après 48 heures de fonctionnement sans nouvel apport de métal au cours du week-end, la concentration en cuivre atteint 1 mg/l (en effet, plus la concentration en métal est faible et plus la durée d'électrolyse, pour diminuer cette concentration est élevée).

De plus, la mise en place d'un réacteur de régénération des électrodes a permis de rendre l'utilisation de cette installation encore plus faible. Tous les jours, les électrodes de l'un des deux réacteurs d'électrolyse sont permutées avec celles du réacteur de régénération. Dans ce réacteur de régénération, le cuivre est récupéré sur des plaques, rendant possible la valorisation de ce métal.

ball.gif (995 octets) Bilan de l'installation

L'investissement des deux électrolyseurs PRIAM 20 et du réacteur de régénération s'est élevé à 224 kF en 1991. Cette installation a bénéficié d'une aide financière de la part de l'Agence de l'Eau Artois-Picardie.

Les principaux avantages de la mise en place des électrolyseurs PRIAM sont les suivants :

- faible consommation énergétique : de l'ordre de 1 kWh/h,

- récupération du cuivre : les électrolyseurs permettent de récupérer entre 1 et 1,2 kg de cuivre par jour.

Ce métal peut être valorisé :

- non-pollution et diminution de charge à la station d'épuration, due à la récupération du cuivre, qui se manifeste par les effets suivants :

- non-rejet de cuivre équivalent à une diminution de concentration en cuivre de 60 mg/l d'effluents à la station d'épuration,

- réduction de la quantité de boues générées par la station d'épuration, dans un rapport de 10 kg par kg de cuivre, représentant en moyenne 2,5 tonnes par an (la station produit actuellement 15 tonnes de boues par an),

- réduction de la quantité de réactifs utilisés.

Financièrement, ceci se traduit par les gains suivants :

- économie sur les réactifs et économie sur les coûts de transport et de traitement des boues : à titre indicatif, le coût d'exploitation annuel de la station physicochimique actuelle - 20 m3/j ; 15 tonnes de boues par an - (réactifs, énergie, personnel, élimination des boues, entretiens divers) représente 850 kF,

- réduction de la taxe sur les MÉTOX (métaux rejetés) à l'Agence de Bassin,

- réduction de la taxe professionnelle (de 30 à 50 %, voire possibilité d'exonération totale).

Enfin, la mise en place des électrolyseurs se traduit également par des " avantages qualitatifs " :

- amélioration de la fonction du rinçage mort, du fait d'une concentration métallique plus faible et constante,

- diminution de la pollution entraînée vers les rinçages courants,

- amélioration de la qualité des produits finis, due au non-entraînement de cuivre vers les autres chaînes (laitonnage, nickelage, dorure),

- encombrement réduit,

- facilité de conduite : la maintenance (démontage des cathodes, vérification, remontage) représente environ 1/2 heure par jour ; en dehors du changement des cathodes, il n'y a pas de suivi particulier à réaliser.

   Opinion de l'utilisateur

Monsieur D. CRÉPIN,
Président Général de CRÉPIN-PETIT

" Le réacteur d'électrolyse PRIAM est un appareil autonome, simple à conduire, ne nécessitant pas de réactifs et ne générant pas de déchets. Il nous a permis d'alléger le fonctionnement de notre station d'épuration physico-chimique.

je crois que l'avenir sera plutôt tourné vers les procédés de récupération et de recyclage que vers les techniques de destruction ; des traitements décentralisés permettront également de mieux s'adapter à la diversité des effluents que génèrent les ateliers de traitement de surface. L'électrolyseur PRIAM est une première étape dans notre démarche. Nos réflexions visent à soulager le plus possible la station d'épuration physico-chimique et à définir les traitements complémentaires les mieux appropriés (résines, membranes, évaporation ... ) qui nous permettront d'atteindre véritablement le " zéro-rejet ".

   Partenaires

ÉLECTROLYSEUR PRIAM

CHAMPOISEAU
Siège Social : 94, boulevard Maréchal Foch
95210 SAINT-GRATIEN
Tél. : 39 89 98 98

Région Nord :
19, rue de l’Abbé Caron
80130 FRIVILLE-ESCARBOTIN
Tél. : 22 30 05 96

EDF – GDF SERVICES ARRAS
11, rue Victor-Leroy – Sac postal 13
62010 ARRAS Cedex
Tél. : 21 07 52 52

EDF INDUSTRIE
Service Commercial Electricité
Cedex 8 - 92080 LA DEFENSE
Tél. : 01 49 02 78 29

 

© ARIPA 2004 - Tous droits réservés
Contact