3. Sources de particules

• 3.1 Usine de réduction d’alumine
• 3.2 Fabrique d’anodes précuites
• 3.3 Usine de calcination du coke vert
• 3.4 Usine d’affinage de la bauxite

En marge des activités d’exploitation exposées à la section 2, cette section présente une vue d’ensemble des situations pouvant conduire à des rejets de particules dans l’environnement de travail ou à l’atmosphère. Les figures 2-1 à 2-4 localisent ces sources potentielles de particules qui ont été considérées lors du déploiement du code. La liste complète est présentée au tableau 3-1. À noter que les rejets de particules liés aux services de transport portuaires et/ou ferroviaires des différentes matières ne sont pas inclus.

Il est important de préciser que ce sont les sources de particules totales qui sont identifiées dans cette section alors que les particules fines, plus précisément les P_2,5, en sont difficilement dissociables. Les bonnes pratiques ont donc été élaborées pour le contrôle des particules totales menant à une réduction des émissions de P_2,5 en complément. Il est par contre difficile d’établir avec certitude la proportion de P_2,5 pour chaque source de particules totales. C’est pourquoi l’efficacité de contrôle des émissions de P_2,5 n’est pas discutée dans ce code.

L’usine de réduction d’alumine en aluminium métallique est la source principale de pollution atmosphérique parmi les différentes activités associées à l’industrie de l’aluminium primaire. Cette pollution est essentiellement liée au processus d’électrolyse dans le bain cryolithique libérant, entre autres, des gaz fluorés (p. ex., du fluorure d’hydrogène (HF) et des perfluorocarbures (PFC)), du SO₂ et des particules découlant des anodes, de l’alumine et du bain cryolithique (particules fluorées). Il a été démontré que les particules émises dans les salles de cuves proviennent principalement des fumées de bain et du produit de couverture.⁶ Les rejets de particules sont donc inévitables. Il existe par contre une relation complexe entre le niveau de particules dégagées dans la salle de cuves, les mécanismes de génération de particules et les facteurs qui les influencent (p. ex., technologie d’électrolyse, qualité des matières premières, méthodes de travail, transport et manutention).

Dans une aluminerie, on retrouve des émissions de sources fixes (p. ex., CTG, dépoussiéreurs) et des émissions fugitives survenant lors de la manipulation des matières solides (p. ex., alumine) et de l’exploitation des cuves d’électrolyse, du centre de coulée et du CTG. Le niveau d’émissions de particules à la sortie du CTG dépend fortement de l’efficacité du filtre à manche en aval de l’épurateur à sec. Un contrôle et maintien assidu du CTG permet de tenir les rejets de particules de l’unité au minimum, soit au niveau d’efficacité de conception du filtre à manche. La capture des particules fines est toutefois très exigeante ne pouvant pas prévenir totalement la pénétration des particules très fines. Celles-ci représentent typiquement plus de 70 % des particules dégagées à l’atmosphère par le filtre à manche.

En ce qui concerne les émissions fugitives, on note deux sous catégories, soit les émissions plutôt discontinues survenant lors d’activités opératoires (p. ex., ouverture des capots lors du changement des anodes, coulée du métal, etc.) et les émissions plutôt continues découlant de fuites (p. ex., fuites par la superstructure, fuites par le système de manutention de l’alumine). Celles-ci peuvent être réduites à un minimum pourvu que les équipements soient conçus, opérés, et maintenus adéquatement. À noter que la majorité des émissions fugitives sont évacuées par les évents de toit de la salle de cuves et ne subissent pas de traitement particulier.

Les particules se manifestent à plusieurs niveaux, notamment lors du concassage et broyage du coke et du bain dont les émissions peuvent être considérables, mais grandement contrôlées par les systèmes de collecte et de dépoussiérage. La cuisson est également une grande source de particules dont le taux d’émissions dépend de la configuration du four (p. ex., type ouvert avec flux horizontal vs type fermé avec flux vertical) et de l’efficacité du filtre à manche au centre de traitement des fumées (CTF). Le CTFB est également responsable de rejets de particules notamment dus à l’injection de coke et non aux fumées. La concentration des particules dans les gaz de cheminée est peu élevée, mais avec des effluents gazeux plus volumineux, les débits massiques de particules deviennent significatifs. Les autres sources de particules comprennent les systèmes de manutention pneumatique et mécanique du coke calciné et de l’alumine qui sont normalement équipés de hottes et de dépoussiéreurs aux différents points de chute.

Les systèmes d’épuration des gaz de calcination et de refroidissement sont aménagés prioritairement pour le contrôle des particules de coke entraînées par les flux gazeux. La majorité des particules après traitement découlent du pyroépurateur (ou bouilloire en plus d’un filtre à manche) qui doit traiter un plus grand débit de gaz comparé à l’épurateur humide qui traite essentiellement un flux de vapeur. D’autres émissions de particules peuvent survenir, particulièrement lors de la manutention par convoyeur fermé des différentes formes de coke. Aux différents points de chute, les convoyeurs sont normalement équipés de hottes et de dépoussiéreurs, surtout pour le coke calciné qui a une texture plutôt poudreuse.

Le procédé Bayer opère principalement dans des conditions humides ce qui limite grandement le potentiel d’émissions fugitives de particules à l’air ambiant. En fait, la source principale de particules est le calcinateur d’alumine en plus des chaudières qui sont alimentées soit en mazout, en gaz naturel, ou en électricité à l’usine Vaudreuil, selon les conditions de marché du moment. Les concentrations de particules sont évidemment plus importantes lorsque le mazout est utilisé. Une autre source importante est le four à chaux pour la production de chaux vive (CaO) dont la fonction principale est de séquestrer le phosphore et d’améliorer la solubilité de l’alumine dans la liqueur Bayer. Ce procédé n’est toutefois pas considéré dans ce code étant donné que l’usine Vaudreuil n’en exploite pas. Il en est de même pour le broyage humide de la bauxite (cas usine Vaudreuil) qui, contrairement aux broyeurs à boulets, n’est pas disposé à générer des particules. Finalement, la manutention et l’entreposage des matières premières (bauxite, chaux), de l’alumine calcinée et des boues rouges peuvent également conduire à des émissions de particules, celles-ci à l’exception de la bauxite, étant toutes des matières poudreuses.

Le procédé Bayer engage plusieurs phases de lavage des cristaux (figure 2-4) pour la récupération de la soude caustique occasionnant par le fait même une dilution progressive de la liqueur Bayer. L’élimination par évaporation de cette eau en excès est nécessaire afin de maintenir la concentration du NaOH à un niveau acceptable pour la digestion de la bauxite. Par contre, ce faisant, il est possible que des particules microscopiques (aérosols) de soude caustique soient entraînées avec la vapeur d’eau. Par contre, en absence d’études concrètes sur ce sujet, il nous est impossible d’établir de bonnes pratiques à ce niveau. Il est clair toutefois que ces aérosols seraient libérés à l’atmosphère avec la vapeur le cas échéant.

⁶ Wong, D. S., Tjahyono, N. I., Hyland, M. M., Visualising the sources of potroom dust in aluminium smelters, Light Metals 2012 , p.833-838.