Brevet FR2149493A1 — publié le 19730330

De grandes quantités de détritus solides augmentant sans cesse, en particulier de nature municipale, sont produits chaque jour. Il se pose des problèmes très complexes d'élimination de Ces détritus. Les procédés classiques d'élimination des immondices comme l'incinération et la décharge dans la terre sont de plus en plus onéreux et posent de sérieux problêles de pollution. Les sones de décharge dans la terre où la plupart des dé- tri tus sont produits sont de soins en soins nombreuses et l'in- cinération, du fait des problèmes de pollution de l'air, pose de plus en plus de problèmes. Les municipalités doivent donc se tourner ers des techni- ques pour traiter les déchets solides, afin de récupérer les produits de valeur qu'ils renferment pour les revendre ou les réutiliser. Ceci réduit les problèmes de pollution et amoindrit le Coat de traitement des détritus. Un procédé général de traitement des détritus consiste à séparer les matières organiques des matières minérales qui comprennent les métaux, le béton, les briques, le verre, etc. Les matières organiques peuvent être traitées pour être récupérées sous la forte de matières pouvant être vendues cons la pulpe de papier et le reste peut être pyrolysé pour former un produit de carbonisation et un courant gazeux renfermant des produits chimiques pouvant être condensés sous la forme de produits susceptibles d'être vendus, le produit de carbonisation ayant une valeur économique en luz ee. En ce qui concerne les matières minérales, les produits ferreux peuvent être séparés par voie magnétique avant ou après la séparation des produits organiques. les matières minérales restantes sont réduites en particul es de tries petites diien- sions par broyage. Une certaine partie peut être séparée par criblage et d'autres parties par séparation avec des milieux lourds. L'invention crée un procédé de séparation de verre particulaire à partir de matières minérales à petites particules comme les résidus & partir de rebuts par un procédé d'enriehisseaent qui implique la flottation des particules de verre ayant une dimension de l'ordre de 0,074 mm à 0,60 mm en utilisant comme réactif de flottation pour l'enrichissement une amine contenant un agrégat renfermant de 8 à 22 atomes de carbone. Les amines préférées sont les amines primaires et secondaires. Le procédé de l'invention implique en général la formation d'une masse de matière minérale particulaire contenant des particules de verre broyé obtenues, par exemple, à partir des diveraes opérations de broyage attenantes au procédé de traitement de rebuts solides pour la récupération des produits a. valeur qu'ils renferment. '(a fraction minérale peut être traitée telle quelle, si le verre a déjà été réduit à une dimension des particules inférieure à environ 0,60mm ou a subi une ou plusieurs opérations supplémentaires de broyage pour obtenir une réduction supplé- dentaire de la dimension des particules de verre. La masse des matières minérales particulaires est ensuite criblée pour séparer la plupart des métaux et des autres résidu dus minéraux ayant une dimension des particules supérieure à 0,60mm. les constituants de la matière minérale qui subissent l'opération de criblage initiale sont dépoussiérés et triés pour éliminer les particules ayant une dimension inférieure à 0,074 mm, notamment inférieure à 0,90 mm, le reste étant traité pour la reoupération du verre particulaire par des opérations d'enrichissement classiques en utilisant comme réactif de flottation une amine primaire. Bien qu'une amine ou un mélange d'amines puisse être utilisé seul comme réactif de flottation, le réactif, pour des raisons d'économie peut être dilué en utilisant des diluants hydrocarbonés classiques comme le kérosène, l'huile minérale, l'huile combustible, etc. En outre, on peut incorporer des agents moussants oui aident A la formation d'une mousse comme t* l'huile de pin, du méthyl-isobutyl-carbinol, du méthyl-glycoléther et analogues, comme cela est bien connu dans cette tech- nique. Une caractéristique remarquable d'application de la séparation par flottation des particules de verre particulaire de la masse de matière minéele réside dans le résidu broyé de de bri- ques, de pierres concassées et de matières sémenteuses qui restent avec le résidu minéral plutôt que de faire partie de la fraction de flottation. Si des séparations avee desmilieux lourds étaient utilisées, ces constituants se combineraient avec le verre et les métaux plus légers et limiteraient, par conséquent, la valeur économique du verre récupéré ainsi que les usages auxquels il peut entre appliqué. L'invention crée un procédé de séparation de verre particulaire & partir d'une masse de matière minérale qui peut etre formé comme résultant du traitement de rebuts solides pour la récupération des produits de valeur qu'ils renferment. Le procédé de l'invention implique la flottation sélective du verre particulaire à partir d'une matière minérale broyée et la réduction des particules de verre à une dimension comprise entre 0,074 un et 0,60 mi, notaient entre 0,90 mm et 0,55 mm par une combinaison d'opérations de criblage, de broyage et de dépoussiérage, la séparation subséquente du verre particulaire de la masse de matière minérale d'une dimension analogue des particules par un procédé de flottation en utilisant comme résc- tif de flottation au moins une amine contenant un agrégat renfermant de 8 à 22 atomes de carbone dans le groupe hydrocarboné fixé à atome d'azote actif comme réactif de flottation sélectif pour les particules de verre.Les amines préférées sont les amines primaires et les amines secondaires, notamment les amines primaires. Les réactifs de flottation à base d'amine qui peuvent être employés dans l'invention ne sont pas très critiques et sont en général obtenus par la réaction d'une amine de poids moléculaire inférieur avec un alcane chaîne droite ou à chaîne ramiiiée, un alcène k chemine droite ou à chaîne ramifiée, un acide gras hydroxylé saturé ou insaturé ou un hydrocarbure contenant des groupes amine secondaire ou tertiaire supplémentaires. Parmi les amines primaires qui peuvent entre utilisées comme réactifs sélectifs de flottation pour la séparation du verre particulaire d'une masse broyée de matière minérale, on peut citer l'acétate d'amine du suif, l'acétate de N-hexadécylamine, l'acétate de N-octadécylamine, l'acétate de laurylamine, les amines primaires dérivées des acides gras de noix de coco, les acides gras du suif, les acides gras du soja, les acides gras d'huile de ricin, l'acétate d'oléylamine, la dihydroabiétylamine, les chlorhydrates d'amine primaire du suif, les chlorhydrates d'amine d'huile de graine de coton, la N-oleyl-1,3-propylne diamine, la N-extrait de résine de pin-1,3-propylène-diamine, la N-huile de suif-1,3-propylène-diamine, etc. Parmi les amines secondaires qui peuvent être utilisées comme tractifs de flottation dans la mise en oeuvre de l'invention, on peut mentionner les produits de condensation d'extrait de résine de pin et de diéthylène-triamine, de dicocoamine et analogue. Les amines tertiaires utiles comprennent les produits de réaction d'extrait de résine de pin et de diméthylamine-propy- lamine, de tricocoamine, de trilaurylamine, etc. La quantité d'amine nécessaire pour obtenir une séparation efficace du verre particulaire d'une matière minérale n'est pas très critique et dépend en partie de la teneur en verre de la matière minérale ainsi que de l'utilisation en combinaison avec l'amine d'un diluant et/ou d'un agent moussant. Pour la mise en oeuvre avec un résidu minéral finement divisé qui peut résulter du traitement de rebuts solides, on peut utiliser d'environ 0,068 kg à environ 0,9 kg d'amine par tonne de matière minérale finement divisée, notamment d'environ 0,2265 kg à environ 0,9 kg par tonne. Comme indiqué plus haut, on peut employer avec l'amine un diluant qui sert, en général, à réduire le coat du réactif collecteur utilisé dans l'opération de flottation par enrichissement, notamment lorsque l'amine choisie est d'un prix assez élevé. Les diluants convenables classiques sont représentés, entre autres, par le kérosène, l'huile combustible, l'huile minérale, le fuel C, le solvant Stoddard etc. Lorsqu'il est utilisé, le diluant est normalement présent suivant une quantit de l'ordre de O à 1,36 kg par tonne de résidu minéral. Bien que cela ne soit pas nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, on peut incorporer des auxiliaires de moussage classiques, comme de l'huile de pin, du méthylisobutyl-carbinol, du 2-éthyl-isohexanol, de l'alcool méthylamylique, du propylène-glycol, du méthyl-glycol-éther etc. En général, la quantité d'agent moussant qui peut être incorporée dans le système de flottation peut btre comprise dans la gamme de O à 0,2265 kg par tonne de résidu minéral traité. Bien que le procédé de l'invention puisse être appliqué pour la séparation par flottation du verre particulaire de n'importe quel agrégat finement divisé de matière minérale, il est décrit plus particulièrement pour le traitement des résidus d'un procédé pour la récupération des produits de valeur de rebuts solides. Une telle opération peut commencer en séparant une grande réserve de papier par décantation avant ou après la séparation des produits ferreux par des dispositifs de séparation magnétique classiques. Indépendamment si oui ou non ces opérations préparatoires sont réalisées, le reste des détritus est normalement broyé å l'aide d'opérations classiques de broyage et séparé en une fraction organique et une fraction minérale. Une certaine partie de la fraction organique est généralement amenée sous forme de pulpe de papier pour être revendue et le reste du résidu est pyrolysé pour former un produit de carbonisation et un courant gazeux contenant des produits chimiques susceptibles d'être récupérés. Conne mentionné plus haut, on utilise en général une séparation magnétique en un certain point pour séparer des produits de rebuts, les produits ferreux qui sont, 9 leur tour, traités par divers dispositifs pour rendre maximale la valeur des déchets des produits ferreux. La pratique généralement suivie consiste en des opérations de broyage et de criblage y compris l'éventualité d'un traitement avec des réactifs chimiques pour récupérer suivant la plus grande étendue possible les constituants métalliques restants, comme le cuivre, 1' aluminium, le laiton et analogue. Â titre d'exemple, les métaux tendres peuvent être écrasés comme conséquence du broyage des matières plus friables et récupéris par des opérations de criblage. Comme de plus en plus des produits de valeur contenus sont récupérés par broyage, criblage et séparation avec des milieux lourds, un résidu plus fin de matières minérales reste en général. Un des constituants les plus difficiles à séparer sous la forme d'une fraction propre de ce résidu minéral est le verre. Le verre est normalement broyé d'une manière très fine avec des briques, des roches, du béton et des matières cémenteuses analoques lors des diverses opérations mises en oeuvre pendant le traitement des solides résiduaires pour la récupération initiale des métaux de valeur. Ce résidu peut contenir une grande variété de matières allant des particules métalliques broyées qui ont échappé aux séparations, aux briques, roches, béton et verre broyé et même aux coquilles d'oeufs qui forment une fraction de résidus minéraux généralement indéfinissables. Indépendamment des autres constituants présents, la nature de la fraction de verre peut en elle-même varier fortement. Le verre est en général un solide amorphe considéré comme étant un liquide super-refroidi, car sa structure est amorphe par opposition à l'état cristallin. Le verre contenu dans le résidu peut provenir d'une grande variété de sources allant du verre à vitre ordinaire au verre de bouteille coloré et analogues qui peuvent contenir des petites quantités de colorant, comme des oxydes de cobalt, de chrome, de cérium, etc. Une séparation initiale d'une fraction contenant du verre particulaire du reste peut être effectuée par une opération de criblage. Pour obtenir la flottation suivant l'invention, on préfère utiliser des ol?érations de criblage qui permettent de faire passer les particules contenant le verre à travers des tamis d'ouverture de mailles de l'ordre de 0,60 mi. Si le broyage des particules de verre a été incomplet avant ce stade, on peut utiliser pour réduire la dimension des particules, des opérations de broyage supplémentaires pour avoir des particules plus fines. A titre d'exemple, une opération de criblage initiale peut être employée pour séparer une bonne partie du sable des impu retés et des solides micellaires ayant une dimension des particules supérieure à 0,60 mm. Le résidu minéral restant et contenant les particules de verre peut également être soumis, si on le désire, à une séparation avec des milieux lourds où les matières ayant une densité égale ou inférieure aux matières d'une densité supérieure aux milieux sont séparées par flottation en remplissant simplement un récipient contenant le résidu minéral indéfinissable avec les milieux lourds Jusqu'S un état de trop-plein tel que les milieux lourds soient transportés à distance des matières minérales plus denses, du verre et des autres matières de densité équivalentes ou inférieures. Ceci, comme indiqué, s'est révélé être une séparation insatisfaisante lorsqu'on désire retirer le verre de la brique broyée et des autres matières cémenteuses. L'aggloméré résultant trouve seu lement une utilité limitée en tant que "glasphalt" pour la réfection des routes. On met en oeuvre suivant l'invention, un procédé permettant de récupérer une fraction de verre qui est essentiellement exempte d'autres matières. Comme indiqué plus haut, le premier stade consiste à former une fraction minérale ayant une dimension des particules inférieure à environ 0,60 mi. Cette fraction est ensuite dépoussiérée et triée pour avoir un mélange constitué de particules supérieures à 0,074 mm, notamment à environ O,90mm. Ces produits plus fins sont retirés du système sous la forme d'une boue, et Jetés. La fraction minérale contenant le verre broyé peut être préparée en alimentant initialement le résidu minéral contenant le verre à un dispositif de broyage qui utilise tLne action de compression plutdt que des actions de cisaillement pour avoir un tassement des métaux plus tendres-pour le criblage. Des exemples de tels dispositifs de broyage comprennent les broyeurs à giration, les broyeurs à cônes, les broyeurs à rouleaux, les broyeurs à barres, les broyeurs à mchoires, etc. L'utilisation d'un broyeur à barres, tant pour les opérations de broyage que d'écrasement, est particulièrement efficace. Des matières friables ou cassantes comprenant toutes particules de verre importantes sont rompues en petits fragments qui subissent les opérations de criblage, tandis que les matières plus ductiles sont écrasées pour la séparation par criblage. Lorsque des métaux lourds sont présents, on préfère un broyage fin plutôt qu'un broyage grossier ou un broyage prolongé. Après l'opération de dépoussiérage, le résidu minéral qui a une dimension des particules comprise entre environ 0,074 mm et 0,60 mm passe ensuite dans une cellule de flottation classique où on toute une quantité d'enrichissement d'au moins une amine avec ou sans diluant et/ou agent moussant pour provoquer la flottation dans la mousse du verre. La fraction de verre peut être caractérisée par l'absence de briques, roches et ma trières cémenteuses finement broyées, mais peut renfermer des matières magnétiques. Cette fraction peut recevoir des processus de séparation supplémentaire par flottation pour obtenir une plus grande purification de la fraction de verre, le résidu minéral restant après chaque flottation dans la mousse est soit traité pour récupérer les produits de valeur qu'il renferme, soit jeté.Si des matières ferro-magnétiques sont transportées avec le verre sous la forme de scories, les scories peuvent être séparées du verre à l'aide d'un séparateur magnétique classique. Un avantage particulier du procédé de l'invention réside en ce que la dimension des particules de verre formées comme résultat de l'opération de flottation est d'une utilité particulière pour l'alimentation directe dans les opérations de fabrication de verre pour la formation de verres de récipients et objets analogues. Bien que le procédé de l'invention ait été décrit pour obtenir une fraction de verre pur par flottation, pendant le traitement de rebuts solides, il est évident pour les spécialistes dans ce domaine qu'il peut autre utilisé pour obtenir une fraction de verre pur à partir de nombreux mélanges de verre et en gén ral de matière minérale en réduisant la dimension des particules du mélange à une dimension compatible avec l'opération de flottation et en effectuant la flottation de la fraction de verre du reste de la matière minérale en utilisant les amines primaires décrites plu6 haut. L'invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants EXEMPLE I On broie dans un broyeur à cônes réglé pour donner un produit finement broyé une grande quantité d'une fraction minérale sèche obtenue dans le traitement de déchets municipaux et contenant des fragments de verre. Plus de 09% du verre et de la matière cassante formée traverse un tamis d'ouverture de mailles de 5,66 mm qui retient environ 70% des métaux de la fraction minérale initiale.La teneur en métal de la fraction qui dépasse 5,66 mm se révèle être supérieure à 95 ka Le reste de la fraction minérale traverse un tamis d'ouverture de mailles de 0,60 mm et la partie ayant une dimension su périeure à 0,60 mm est broyée dans un broyeur à billes Jusqu'à ce qu'au moins le reste du verre soit plus fin que 0,60 mi. La matière minérale rebrode est de nouveau criblée dans un tamis d'ouverture de mailles de 0,60 mm et la matière traversant ce tamis est combinée avec la matière qui a initialement traversé ce tamis d'ouverture de mailles de 0,60 mm. ta partie ayant une dimension des particules supérieure à 0,60 mu est combinée avec les métaux dépassant 5,66 mm. Le mélange résultant grossier se révèle être métallique à 90%. La fraction minérale qui est plus fine que 0,60 mi est dé poussiérée et triée pour retirer les matières plus fines que 0,90 n et la matière comprise entre 0,60 mm et 0,90 mm reçoit une opération de flottation classique dans la mousse en utilisé sant cons réactif de flottation une amine secondaire qui est le produit de réaction d'un extrait de résine de pin et de diéthylène-triamine. La quantité utilisée équivaut à 0,2265 kg par tonne de matière minérale particulaire.Du kérosène en une quantité équivalente à 0,453 kg par tonne de matière minérale broyée et de l'huile de pin en tant qu'agent moussant sont in corporés avec l'amine. Le pH du système est essentiellement neutre. après traitement d'une façon classique pendant 20 secondes, le verre est séparé par flottation. La fraction de verre est ensuite recyclée après élimination du résidu minéral pour avoir une fraction plus propre en répétant l'opération de flottation. La pureté du verre est, en outre, améliorée par séparation magnétique des matières ferro-magnétiques contenues et est appropriée pour être utilisée dans la fabrication d'objets en verre et de récipients on verre. EXEMPLE II On broie dans un broyeur à barres pendant 45 mn une fraction minérale sèche obtenue dans le traitement de rebuts municipaux et contenant des fragments de verre. Plus de 99% du verre et la plupart de la matière cassante dans le produit broyé passent à travers un tamis d'ouverture de mailles de 2,38 mm qui retient environ 75 % des métaux de la fraction minérale initiale. La teneur en métal de la fraction qui dépasse 2,38 mi est de l'ordre de 85%, le reste étant constitué de pierres, de matières plastiques, de bois et de petits fragments de verre. Le reste de la fraction minérale est criblé dans un taris d'ouverture de mailles de 0,50 mm et la fraction supérieure à 0,50 n est broyée de nouveau pour passer à travers le tamis d'ouverture de mailles de 0,50 mi. La fraction minérale qui est plus fine que 0,50 mm est triée et dépoussiérée pour retirer les matières plus fines que 0,074 mm et la matière ayant une dimension comprise entre 0,50 mm et 0,074 mm est traitée avec du Armeen C, désignation commerciale d'une amine primaire de noix de coco fabriquée par la Société Armour Industrial Chemicals Company suivant une quantité équivalente à environ 0,136 kg/ tonne de solides. Le pH du système est essentiellement neutre. Après le traitement, le verre et l'amine se trouvant dans une boue de solides à 256 sont séparés par flottation d'une façon classique pendant 5 mn. Le verre ayant subi la flottation est renettoyé dans une autre opération de flottation sans l'addition de réactifs supplémentaires. Après séchage les impuretés ferromagnétiques sont retirées avec un séparateur magnétique à rouleaux. Dans cet exemple, le verre initialement présent dans la fraction minérale sèche traitée représente 81* et a une dimension comprise entre 0,50 mm et 0,074 mm. L'opération de séparation par flottation permet de récupérer 95% du verre, ce qui représente une récupération globale de 77% du verre dans la fraction minérale sèche obtenue dans le traitement des rebuts iunicipaux. EXEMPLE III Un courant d'un trieur à air provenant du traitement de déchets municipaux est criblé pour obtenir une fraction riche en verre d'une dimension comprise entre 4,76 mm et 1,68 mm. Cette fraction est broyée dans un broyeur à barres et est retamisée pour fournir une matière d'une dimension comprise entre 0,35 n et 0,074 mm se composant de verre, d'os, de métaux, de briques et autres. Après dépoussiérage de la matière, une partie est soumise à une opération de flottation en utilisant une amine primaire contenant de l'octylamine suivant une quantité équivalente à 0,408 kg/tonne de matière broyée sèche. On obtient environ 35% du verre contenu dans un produit de flottation propre. EXEMPLE IV Une autre partie de la matière séchée dépoussiérée obtenue à l'exemple 3 est traitée dans une cellule de flottation avec un mélange en quantités égales de kérosène et de docosane-amine. Le mélange de réactif est utilisé suivant une quantité équiva- lente à 0,453 kg/tonne de matière broyée sèche. Dans l'opéra- tion de flottation on récupère environ 90% du verre anhydre dans la fraction de flottation et ce verre présente une bonne pureté. EXEMPLE V On traite une autre partie de la matière séchée, dépoussiérée préparée à l'exemple 3 avec une amine tertiaire dérivée de la réaction d'extrait de résine de pin et de N,N-diméthyl- aminopropylamins suivant une quantité équivalente à 0,258 kg/ tonne de matière dépoussiérée sèche et 0,453 kg de kérosène/ tonne de matière dépoussiérée sèche. On récupère environ 50 % du verre contenu dans la charge sous la forme d'un produit très propre. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé pour séparer du verre d'un mélange particulaire de matières minérales, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre une messe particulaire de matières minérales ayant une dimension comprise entre O,O?4 mm et 0,60 n et renfermant, en tant que partie de celle-ci, une quantité de particules de verre particulaire, à une flottation dans de la mousse avec une quan tité d'enrichissement d'au moins un réactif collecteur aminé pour former une fraction de flottation contenant du verre particul aire et une fraction de résidu minéral essentiellement exempte de verre particulaire. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le réactif collecteur aminé est choisi à partir du groupe comprenant les amines primaires et secondaires. 3 - Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le réactif-collecteur aminé est choisi à partir du groupe comprenant une coco amine et le produit de réaction d'extrait de résine de pin et de diéthylène-triamine. 4 - Procédé suivant l'une des revendications , à 3, caractérisé en ce qu'on prévoit la présence d'un diluant pour le reac- tif collecteur aminé. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diluant est le kérosène. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on prévoit la présence d'un agent moussant. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que toutes les matières ferro-magnétiques contenues dans la fraction de flottation du verre sont séparées du verre par voie magnétique. 8 - ProcédA suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend avant le stade de traitement, la séparation des matières ayant une dimension des particules supérieure à une dimension choisie au préalable des matières ayant une dimension des particules inférieure à la dimension choisie au préalable, le broyage des matières ayant une dimension des particules inférieure à la dimension choisie au préalable suivant une grosseur de la fraction contenant le verre particulaire inférieure à environ 0,60 mm, la séparation des matières minérales ayant une dimension des particules supérieure à environ 0,60 mm des matières minérales contenant du verre particulaire ayant une dimension des particules inférieure à environ 0,60 im, le triage du mélange des matières minérales ayant une dimension des particules inférieure à environ 0,60 mm pour retirer les particules ayant une dimension inférieure à environ 0,074 mm, le réactif collecteur aminé étant un agrégat ayant environ 8 à 22 atomes de carbone dans les groupes hydrocarbonés fixés à l'atome d'azote actif. 9 - Procédé suivant l'uns des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la dimension choisie au préalable est de 5,66mm. 10 - Procédé suivant l'uns des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les particules ayant une dimension supérieure à 5,66 mm sont en prédominance des particules métalliques.