Brevet FR2009505A1 — publié le 19700206

-î 2009505 L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'agrégats de béton à partir de déchets ou ordures contenant de l'aluminium, par une incinération suivie d'un frittage des scories de combustion de ces ordures. 5 L'invention se fonde sur cette notion que la mise à profit des ordures urbaines est une nécessité impérieuse, là en particulier où d'une part il n'existe aucune possibilité de dépôts des ordures et des produits de leur incinération et où, d'autre part, il est nécessaire de faire venir les agrégats de 10 béton en les transportant sur de longues distances. Le but de l'invention est donc de fournir aux services techniques le moyen d'utiliser les scories d'incinération des déchets ou ordu-* res pour la fabrication d'agrégats de béton» On connaît le procédé consistant à éliminer les or- 15* ' dures ménagères par incinération dans des installations établies à cette fin et à fritter les scories de combustion ainsi obtenues 'pour les transformer en agrégats de béton sur une bande d'agglomération par frittage, après avoir éliminer la ferraille. Selon la quantité de matière combustible encore conte- ' 20 nue dans les scories, il est nécessaire, pour le frittage sur là bande d'agglomération, d'ajouter une quantité plus ou moins grande de- combustible solide. Dans des conditions défavorables d'incinération, les scories peuvent même contenir, des quantités de matières combustibles si grandes que le frittage est possible 25 x sans aucune addition de combustible. Selon un procédé ancien (Brevet allemand 559»356), les parties à gros grains des scories de calcination des ordures sont séparées des parties fines par criblage et seules ces dernières sont frittées. Ensuite, les parties grossières des sco-30 ries sont déposées à titre de caiiloutis ou mélangées au produit fritté obtenu et le mélange est utilisé comme agrégat de béton» Toutefois, ce procédé a pour inconvénient que les parties qui ne sont pas produites sur la bande d8 agglomération par frittage présentent une qualité irrégulièrement inférieure à celle des 35 parties frittées, car la scorification des déchets manifeste des fluctuations très importantes par suite de leur défaut d'homogénéité et des conditions non définies d'incinèretion qui en résultent. La plupart du temps, la teneur en soufre .est également plus élevée qu'elle ne doit l'être en général pour des agrégats de 40 béton. BAD ORï^'NAL 69 17398 2 2009505 Selon un autre procédé connu (Brevet suisse 4-35.164-), la partie fine contenue dans les déchets, qui est essentiellement constituée de cendres de combustion ménagère, est séparée p par criblage avant l'incinération, d'où il résulte un accr.oisse-5 ment notable de la quantité de matières susceptibles d'être traitées par l'installation d'incinération. Par frittage du mélange de cette partie fine avec les scories d'incinération qui proviennent des déchets débarrassés des fines parties, il a été possible d'accroître dans des proportions importantes le rendement de 10 frittage et, par suite, d'adapter les capacités des installations d'incinération et de frittage aux fluctuations de la quantité de déchets, liées aux différentes saisons. Tous les procédés connus pour tirer profit des déchets ou ordures sont basés sur le fait admis et exact que les scories 15 qui résultent de l'incinération ne sont pas utilisables c.omme agrégats de béton sous la forme qu'elles revêtent et, par suite, doivent être soumises à un traitement ultérieur par frittage sur la bande d'agglomération. Par-contre, on a Jusqu'ici ignoré que les composés de 2t l'aluminium contenus dans les ordures brutes restent imbrûlés, aussi bien lors de l'incinération des ordures que lors du frittage, contrairement à ce qu'on peut théoriquement présumer. Sous forme de particules fondues, qui sont simplement engaînées d'une couche mince d'oxyde, on les retrouvera dans les scories d'inci-25 nération et dans le produit final de frittage, avec des grosseurs de grains qui peuvent atteindre plusieurs millimètres de diamètre. Un agrégat contaminé par l'aluminium métallique ne convient pas pour la fabrication du béton, car l'aluminium réagit en milieu alcalin .avec- séparation d'hydrogène. La conséquence en 30 est que le béton gonfle, est désagrégé dans sa structure par la formation de bulles et, par suite, perd de sa solidité» Pour une proportion de 0,1 % d'aluminium présente avec certitude' dans l'agrégat, il est.déjà libéré une quantité équivalente d'hydrogène de 1,2 litre.par litre d'agrégat, g© qui montre clairement que 35 ce dernier n'est pas utilisable. Tous les procédés jusqu'ici proposés sont donc inapplicables lorsque 15 aluminium est contenu dans les ordures. Le but visé en concevant l'invention est d'éviter cet inconvénient des ordures contenant de l'aluminium lors de leur 30 transformation en agrégats de béton. BAD ORIGINAL 69 17398 3 2009505 Conformément à l'invention, ce "but est atteint par le fait que les scories d'incinération des ordures ou le produit de frittage est humecté avec une suspension de ciiaux ou de ciment. 3i, conformément à l'invention, les scories d'incinéra-5 tion des ordures sont numectées avec une suspension de chaux ou de ciment, elles sont concassées, avant l'humectation, à une grosseur de grains de G à 3 mn environ, de préférence de 0 à 1cm Pour ce faire, après les avoir débarrassées de la ferraille, on effectue un concassage des scories d'incinération des ordures à 10 cette grosseur de grains dans un concasseur ou un broyeur approprié, on les introduit dans une soute et on les humecte avec une suspension aqueuse de chaux ou de ciment réglée sur la plus forte teneur possible en aluminium, c'est-à-dire à 0,6 % environ d'hydrate de calcium ou de ciment. La réaction de l'aluminium métalli-15 que qui est déclenchée dans ce milieu produit un dégagement d'hydrogène gazeux qui est déchargé dans 1'atmosphère par des dispositions appropriées ou, le cas échéant, est capté pour être utilisé par ailleurs. Par exemple, l'hydrogène gazeux obtenu peut être ajouté en quantités déterminées à l'air frais destiné à 20 alimenter la combustion des ordures, cette quantité devant être dosée de sorte qu'il ne se produise pas un mélange de gaz oxhydrique susceptible d'exploser. De cette manière, il est possible de réduire dans des proportions remarquables l'addition de combustible nécessaire à l'incinération des ordures. 25 Pour accélérer la réaction, il est à conseiller d'hu mecter les scories d'incinération des ordures broyées avec une suspension aqueuse de chaux ou de ciment qui a été réchauffée, car le déroulement de la réaction peut s'en trouver accéléré. Après l'achèvement du dégagement gazeux qui, selon la 30 finesse des scories et la température de la suspension, prend fin au bout de 2 à 5 heures environ, les scories ainsi traitées sont mélangées avec des fines de houille maigre, d'une grosseur de grains comprise entre 0^2 et 5 nua environ, la proportion de combustible pouvant se situer entre 0 et 1G% selon la teneur 35 des scories en matières flambantes.. Après addition de matières de retour de granulométrie 0-3 mm, le mélange total est granulé dans un malaxeur approprié et le granulé est brulS selon un mode connu sur la bande d'agglomération par frittage, le produit fritté est fragmenté et réparti par criblage en différents groupes granu-loiaétriques. Par suite du traitement préalable des scories d'in BAD ORIG'NAL 69 17398 2009505 cinération des ordures, l'agrégat de béton obtenu de cette manière est dépourvu d'aluminium réactif, de sorte que lors du mélange avec le ciment, il ne se produit aucune formation de gaz et que Ion évite les détériorations qui interviennent en cas d'ut'ilisa-5 tion de scories non traitées. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les scories d'incinération des ordures sont-frittées selon un procédé connu sur une bande d'agglomération par frittage aprè_s élimination de la ferraille et le produit fritté, fragmenté et criblé, est *10 humecté à l'état chaud avec une suspension de chaux ou de ciment. En cas.d'humectâtion avec une suspension de chaux, le produit fritté de scories d'ordures, après fragmentation et criblage , est introduit à une chaleur propre de 80 à 1G0°C environ dans une suspension aqueuse de chaux dont la teneur en hydrate 15 de calcium doit correspondre approximativement au quintuple de la .teneur en aluminium des scories d'incinération des ordures. Ainsi pour une teneur présumée de 0,5 % d'aluminium dans les scories, la teneur en chaux de la suspension doit être réglée à 1,5 % environ. En cas de trempage dans le silo, l'hydrogène alors libéré 20 peut être évacué dans l'atmosphère ou être capté à d'autres fins. L'expérience a montré que les substances alcalines ou les sels alcalins se déposent sous la forme d'efflorescences sur les matières minérales, s'ils sont contenus dans celles-ci dans une proportion de plus de 0,5 à 0,4- % en poids environ. 25 Etant donné qu'en général, il sera nécessaire de procéder à l'hu-mectation avec une suspension de chaux à 1,5% il faut s'attendre à des efflorescences sur l'agrégat. Du fait de la structure superficielle bizarre du grain fritté, on n'a certes à craindre aucune influence défavorable de la couche de sels d'efflorescence fixée 50 aux grains sur l'adhérence du ciment, mais il n'est pas exclu qu'il puisse se produire des enrichissements locaux de sels calci-ques, lesquels sont indésirables. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le produit fritté de scories d'ordures, dégazéifié à la suite du 35 traitement par une suspension de chaux, est lavé au moyen d'un dispositif approprié, par exemple d'un tambour laveur rotatif. Dans ces conditions, la quantité d'eau de lavage doit être suffisante pour que la solubilité de la chaux, de 0,12 $&, ne soit pas dépassée. Pour une consommation de 0,8 °/o de chaux environ pour 40 la réaction de traitement et un résidu de 0,25 % de chaux qui BAD ÔRIGINAL 69 17398 5 2009505 reste dans le produit fritté sous la forme défavorable d'efflo-rescences, il faut donc séparer par lavage 1,50 - (0,80+0,25) = 0,45 c/o de chaux, a. cette xin, une quantité d'eau égalé au quadruple du poids de l'agrégat à traiter est nécessaire,-c'est-5 a- dire qu'il faut utiliser 4 n'j d'eau par tonne d'agrégat pour le lavage. Selon un autre mode opératoire conforme à l'invention, le produit fritté des scories d'ordures à l'état chaud est humecté avec une suspension aqueuse de ciment à 1,5 % environ. Ce 10 procédé a pour avantage que les résidus de ciment qui persistent sur les grains individuels du produit fritté ne donnent lieu à aucune efflorescence et qu'il n'intervient aucune influence défavorable sur l'adhérence du ciment dans le béton» Pour ces raisons, un lavage ultérieur, tel que nécessaire en cas de trai™ 15 tement par le lait de chaux, est ici superflu. On peut obtenir une élévation de la solubilité de la. ; chaux ou du ciment dans l'eau en ajoutant à celle-ci de faibles quantités de sucre. Cette disposition a pour avantage qu'en cas d'utilisation d'une suspension de chaux, on peut supprimer le 20 post-traitement de lavage du produit fritté; en cas d'utilisation d'une suspension de ciment, on évite une prise indésirable du dépôt contenu dans la suspension. Il est du reste bien entendu que le mode de réalisation de l'invention qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre 25 purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent être apportées sans que l'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention. BAD OP'^'NAL 69 17398 6 2009505 EEVEKDICATI0N3 1 - Procédé pour la fabrication d'agrégats de béton à partir de déchets ou ordures et notamment ceux contenant de l'aluminium, par une incinération suivie d'un frittage des scories d'incinération des ordures, caractérisé par le fait que 5 les scories d'incinération des déchets ou les produits de frittage sont humectés avec une suspension de chaux ou de ciment. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'avant humectation, les scories d'incinération des déchets sont concassées à' une grosseur de grains de 0 à 3 mm 10 environ, de préférence 0 à 1 mm. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la suspension de chaux ou de ciment . est préchauffée avant 1'humectation. 4 - Procédé selon la revendication 1, caracté- 15 risé par le fait que le produit fritté est humecté à l'état chaud avec la suspension de chaux ou de ciment. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le produit fritté humecté d'une suspension de chaux est soumis à un lavage ultérieur à l'eau. 20 6 - Procédé selon les revendications 1 à 5, ca ractérisé par le fait qu'il est ajouté de faibles quantités de sucre à la suspension de chaux ou de ciment.