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LES FICHES TECHNIQUES |
Récupération de cuivre par
électrodéposition
Société Crépin-Petit |
| EDF Industrie |
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Crépin-Petit
4, rue du Général Leclerc - 80370 - BERNAVILLE
Tél.: 22 32 77 20
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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
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.
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. |

La chaine de cuivrage chimique |
L'atelier de métallisation est
composé des différentes chaînes suivantes :
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.
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.
des chaînes de finition : chaînes de nickelage, de laitonnage, d'argenture-dorure.

L'atelier de cuivrage electrolytique
et les chaines de finition
| La protection de l'environnement |
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.
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.
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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. |
] |

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.

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.

Les cuves de la station d'épuration
physico-chimique
et l'armoire de controle-commande
| Les électrolyseurs PRIAM sur la chaine de cuivrage
électrolytique |
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. |

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.

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.
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.
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 ".
ÉLECTROLYSEUR PRIAM
CHAMPOISEAU
Siège Social : 94, boulevard Maréchal Foch
95210 SAINT-GRATIEN
Tél. : 39 89 98 98
Région Nord :
19, rue de lAbbé 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
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