Un traitement hydrométallurgique à plusieurs étapes, capable d'extraire jusqu'à 70 % du zinc contenu dans les poussières de fours à arc électrique (EAFD), a été développé et validé par des chercheurs de l'Universidad de Sevilla, selon une étude publiée dans le Journal of Sustainable Metallurgy en avril 2026. Ces résultats ont des implications directes pour la chaîne d'approvisionnement en zinc secondaire, à un moment où la production d'acier par fours à arc électrique étend rapidement son empreinte mondiale. Les EAFD constituent l'un des résidus industriels les plus riches en zinc disponibles à grande échelle.
Pour chaque tonne d'acier produite par la voie du four à arc électrique, environ 20 kilogrammes de poussières sont générés, selon les données citées dans l'étude. La production mondiale d'acier ayant atteint 1 892 millions de tonnes en 2023, comme le rapporte la World Steel Association, les volumes annuels d'EAFD produits représentent une source potentielle significative de zinc secondaire. La filière du four à arc électrique représente actuellement 30 % de la production mondiale d'acier et devrait continuer à croître en raison de son empreinte carbone plus faible par rapport à la filière traditionnelle haut-fourneau/convertisseur à oxygène.
Les échantillons d'EAFD utilisés dans l'étude, fournis par Siderúrgica Sevillana S.A. en Espagne, présentaient une teneur moyenne en zinc d'environ 24 % en masse, soulignant la pertinence de ce matériau en tant que matière première de zinc secondaire. Malgré ce potentiel, les taux de recyclage des EAFD restent faibles. Selon les estimations citées par les auteurs, seuls 2,5 millions de tonnes sur un total de 6 millions de tonnes d'EAFD générées à l'échelle mondiale étaient recyclées, d'après une évaluation datant de 2009.
Le reste a historiquement été dirigé vers des décharges industrielles après traitement de stabilisation, une pratique soumise à des réglementations de plus en plus strictes à travers le monde. L'écart entre les volumes générés et les volumes recyclés représente une ressource non exploitée considérable pour l'industrie du zinc, d'autant plus que l'exploitation minière de zinc primaire fait face à des contraintes persistantes. Le procédé développé par Teresa Miranda, Nieves Iglesias-González et Pablo Ramírez, du département de génie chimique de l'Universidad de Sevilla, se déroule en étapes séquentielles conçues pour maximiser la récupération du zinc tout en maintenant une haute sélectivité contre la dissolution du fer.
Dans la première étape, les EAFD sont lavées à un pH contrôlé de 10 afin d'éliminer les chlorures, qui interfèreraient autrement avec la récupération du zinc en aval par électroextraction et pourraient générer des émissions de dioxines si le matériau était réintroduit dans le four. Cette étape de lavage nécessite 27 grammes d'acide sulfurique par kilogramme d'EAFD traité. Le résidu lavé est ensuite soumis à une lixiviation acide sélective à l'acide sulfurique, à un pH de 1,5 et à 25 degrés Celsius, consommant 500 grammes d'acide sulfurique par kilogramme d'EAFD.
Dans ces conditions, le procédé a atteint des rendements d'extraction du zinc allant jusqu'à 70 %, en cohérence avec les résultats rapportés par d'autres groupes de recherche utilisant la lixiviation à l'acide sulfurique, tandis que la dissolution du fer a été limitée à 8,9 %, laissant le fer concentré dans le résidu solide en vue d'une réutilisation potentielle dans la fabrication d'acier. Les auteurs soulignent que les 30 % de zinc non extraits sont en grande partie associés à la franklinite, un oxyde de zinc et de fer dont la structure cristallographique complexe résiste aux conditions de lixiviation acide douce. Les chercheurs font valoir que les approches hydrométallurgiques telles que celle-ci offrent des dépenses d'investissement et des dépenses d'exploitation inférieures à celles des alternatives pyrométallurgiques, comme le procédé au four Waelz, qui constitue actuellement la technologie industrielle dominante pour le traitement des EAFD, grâce à des besoins en énergie réduits.
L'étude ne fournit pas d'estimations de coûts explicites ni de données relatives à l'industrialisation, mais les auteurs décrivent le procédé comme compatible avec les principes de l'économie circulaire et précisent que le zinc récupéré dans la solution de lixiviation peut être valorisé par précipitation sélective sous forme d'oxyde de zinc, puis redissous pour produire des dérivés commerciaux tels que le carbonate basique de zinc ou le zinc électrolytique. En complément du procédé de récupération du zinc, le résidu solide riche en fer subsistant après la lixiviation acide contient également du plomb sous forme d'anglésite, qui doit être éliminé avant que le résidu puisse être réintroduit en toute sécurité dans le four à arc électrique. Les chercheurs ont répondu à cette contrainte par une étape de lixiviation en saumure utilisant des solutions de chlorure de sodium, atteignant des taux d'extraction du plomb supérieurs à 90 % dans des conditions optimales de 20 degrés Celsius, 100 grammes par litre de chlorure de sodium et un pH de 3.
Le plomb dissous est ensuite intégralement récupéré par précipitation au carbonate de sodium, formant des composés carbonatés insolubles, tandis que la solution de saumure est recyclée au sein du procédé. Le résidu solide riche en fer ainsi obtenu, contenant 42,5 % en masse de fer et seulement 0,13 % en masse de plomb résiduel, est alors apte à être réintroduit dans le four à arc électrique. Cette étape intégrée de gestion du plomb est présentée par les auteurs comme un facteur clé permettant la valorisation complète des EAFD, plutôt que comme l'objet principal de leurs travaux.
L'étude, publiée dans le volume 12 du Journal of Sustainable Metallurgy avec le DOI 10.1007/s40831-026-01491-2, a été réalisée à partir d'échantillons d'EAFD fournis par Siderúrgica Sevillana S.A. et a bénéficié d'un financement en accès ouvert de l'Universidad de Sevilla et du CBUA. Les auteurs déclarent n'avoir aucun conflit d'intérêts. Ces travaux représentent une application novatrice de techniques de séparation hydrométallurgique éprouvées à un défi persistant dans le traitement des EAFD, à savoir l'élimination de la phase d'anglésite qui se forme après la lixiviation acide et a traditionnellement limité la réutilisation des résidus de lixiviation dans la fabrication d'acier.
Source: idus.us.es