Brevet FR2493180A1 — publié le 19820507

La présente invention concerne un procédé de fabrication de granulés absorbants et le produit obtenu par ce procédé. On connaît déjà des granulés absorbants dont la propriété principale est l'absorption de quantités importantes d'eau ou d'autres liquides. Les propriétés des granulés absorbants connus à ce jour, lesquels sont constitués par des produits naturels (en général à base de sépiolite ou d'attapulgite) sont variables suivant leur origine.Pour pouvoir être aisément utilisables ces granulés doivent toutefois présenter des qualités mécaniques suffisantes à sec et après absorption de liquide.La présente invention vise un procédé de fabrication de tels granulés qui utilise comme maté- riau de départ des déchets industriels puivérulents et donc considérés comme polluants et qui permet de transformer ces déchets en un matériau susceptible d'un grand nombre d'utilisations, dans des conditions économiques tout a fait satisfaisantes. A cet effet ce procédé de fabrication de granulés absorbants est caractérisé en ce qu'on utilise, comme matériau de départ, des déchets constitués par des poussières de fumées de four électrique présen tant une granulométrie de O à 20 microns, contenant notamment des oxydes alcalins et du carbone.On compacte ensuite ces poussières sans liant sous une pression limitée de manière à réduire le volume des poussières compactées à environ un tiers du volume initial des poussières non compactées, et on cuit les poussières ainsi compactées àunetempérature inférieure à la température de fusion commençante entre 500 et 8000 C, en amorçant ainsi un début de fusion alcaline, avec une régulation de la température au moyen d'un débit d'air commandé, les calories nécessaires pour l'entretien de la réaction étant ensuite apportées par la combustion du carbone contenu dans les poussières. Le procédé suivant 1 t invention offre l'avantage principal qu'il permet un recyclage valorisant des déchets industriels que constituent les poussières de fumées provenant de fours électriques, notamment des fumées émises paruneusine fabricant des ferro-alliages et des silico-alliages. Jusqu a présent ces déchets ont été jetés dans des décharges mais une telle manière de faire conduit à exposer en pure perte des frais de manutention, transport et stockage, ce qui pouvait entraîner des pollutions dues à la finesse des poussières. En effet, si elles sont sèches, ces poussières peuvet se disperser dans l'atmosphère. Le procédé suivant l'invention permet d'éviter cette pollutionen faisant de ces déchets des produits non pulvérulents et susceptibles de diverses utilisations pratiques intéressantes. Le produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention présente également divers avantages intrinsèques. Tout d'abord il est possible de contrôler parfaitement la dureté des granulés absorbants fabriqués, en jouant sur certain paramètres intervenant au cours du procédé de fabrication. Par ailleurs à résistance mécanique égale, la capacité d'absorption de liquides des granulés absorbants obtenus par le procédé suivant l'invention est semblable sinon supérieure à celle des produits naturels connus actuellement. Après absorption d'un liquide les granulés absorbants suivant l'invention conservent toutes leurs qualités mécaniques. Pour illustrer les avantages précités on indiquera dans le tableau ci-dessous les résultats d'essais comparatifs effectués d'une part avec des granulés connus à base de produits naturels (du type attapulgite ou sépiolite) et d'autre part avec des granulés -absorbants obtenus par la mise en oeuvre de deux variantes d'exécution du procédé suivant l'invention. Les granulés indiqués pt AletA2 dans le tableau ci-dessous ont été obtenus par un procédé mettant en oeuvre un compactage par calandrage des poussières de fumées entre deux cylindres rotatifs, tandis que les granulés indiqués par B ont été obtenus par un procédé dans lequel le compactage est réalisé par un dégazage sous vide puis une cassure brutale du vide. Dans le tableau ci-dessous également la propriété d'absorption d'eau est caractérisée par la quantité d'eau absorbée à saturation.Par ailleurs la propriété de résistance mécanique est caractérisée par le pourcentage de poussières (grains inférieurs à 0,16 mm) produites lorsque le granulé est soumis pendant 5 minutes, dans un récipient, à une agitation avec des billes en porcelaine. Granulés Granulés Granulés absorbants Produits absorbants du absorbants du suivant l'invention type type attapulgite sépiolite A1 quantité d'eau absorbée pour 104 g 95 g 102g 145g 140g 100g de produit quantité de pous sières produites 1,27 1,95 1,29 1,4 1,32 (en%) à sec après id. donne id. après idem donne boue idem donne de de la pas ae pas pas de boue la boue pasde boue boue On voit d'après le tableau qui précède que les granulés absorbants A présentent des propriétés supérieures aux granulés absorbants connus du type attapulgite. Les granulés absorbants B présentent eux une capacité d'absorption notablement plus élevée. La composition chimique des poussières de fumées de fours électriques utilisés pour la fabrication de ferro-alliages ou de silicoalliages est généralement la suivante, les pourcentages indiqués concernant des parties en poids Si 02 30 à 98 % Ca O : 0 > 5 à 44 % K20 0,5 à 7 % 2 J 2 3 0,1 à 3 % C : 0,5 à 8 % HO : O à 3 % Mg O : 0,1 à 7 % Fe2O3 : 0,1 à 3 % Phosphates exprimés en P205 : 0,05 à 0,5% Sulfates exprimés en 503 là 5 % Pertes au feu totales: 3 à 12 % La première phase du procédé suivant l'invention consiste à compacter les poussières de fumées, sans liant, sous une pression limitée. Ce compactage peut être réalisé en faisant passer en continu les poussières, ayant une granulométrie de O à 20 microns, dans une presse à compacter à frettes lisses. La pression exercée sur les rouleaux est ajustée de telle façon que le rapport de compactage soit environ de 3 à 1, autrement dit qie le volume de la poussière de fumées compactée soit environ le tiers du volume de cette poussière avant compactage. La pression ainsi exercée est très faible par rapport à celles exercées normalement dans ces appareils. L'écartement des cylindres de compactage est fonction de ltépaisseur que lton désire obtenir pour le produit compacté. Le réglage de la vitesse de rotation permet d'obtenir la granulométrie voulue pour la poussière compactée. Plus la vitesse de rotation est élevée, plus les morceaux de poussière compactée obtenus sont petits. On peut ainsi obtenir des grains de O à 3mm pour des vitesses élevées ou bien encore des plaques continues pour des vitesses lentes. Pour des vitesses intermédiaires on obtient des granulés de dimensions intermédiaires variables. Le procédé suivant l'invention peut comporter plusieurs étapes de compactage suivant la densité et l'humidité du produit de départ. Un taux d'humidité de 1 à 3% permet cependant, quelle que soit la densité du produit de départ, d'obtenir un compactage adéquat en un seul passage. Cette humidité est obtenue par humidification avant passage-dans la presse. Le produit compacté a une densité en vrac de 0,5 à 0,7 Kg/dm3 et une solidité mécanique suffisante pour être tamisé et manutentionné sans dégât. La porosité finale du produit est liée au degré de compac tage qui peut être réglé par l'humidité, par la vitesse de rotation des rou leaux ou encore par le taux de recyclage lors du compactage. Suivant une variante, conduisant à l'obtention des granulés B dont il a été question précédemment, on peut réaliser le compactage par dégazage sous vide puis cassure brutale du vide. La deuxième phase du procédé suivant l'invention consiste à -cuire les granulés obtenus lors de la première phase de compactage, afin de leur conférer leur dureté définitive sans toutefois que leur porosité ne diminue. La température de cuisson est comprise entre 500 et 8500C selon la composition chimique des fumées (teneur en oxydes alcalins et en chaux). Cette composition chimique permet aux granulés d'être autocombustibles, du fait de la présence de carbone. En conséquence on opère la cuisson dans un four continu où l'on assure par un moyen de chauffage auxiliaire l'amorçage de la combustion des granulés. Cette combustion une fois amorcée, elle s'en- tretient et est assurée par un débit homogène et contrôlé d'air à travers le lit de granulés. Le réglage du débit d'air permet d'ajuster la température de réaction à une valeur telle que la porosité finale reste celle recherchée. L'opération de cuisson ne modifie pas la granulométrie du produit. Le produit obtenu après la phase de cuisson est criblé de manière à se présenter avec la granulométrie désirée qui est généralement de 5à 8mm environ. Toute la partie constituant le trop fin est recyclée. On donnera ci-dessous deux exemples particuliers de pré paration de granulés absorbants par le procédé suivant l'invention. 10 - On utilise, comme matériau de départ, de la poussière de fumées d'un four produisant du ferro-silicium 45%. Cette poussière a la compo sition suivante Si 02 90,7 % Ca 0 0,25 % Mg 0 0,75 % Au203 0,20 % Fe203 0,48 % Mn3O4 0,058 % T. 02 0,007 % Na2 O 0,33 % K2 0 2,0 % C02 Ko,os 005 % C libre 1,0 % Sulfate exprimé en SO3 0,45 % P2 O5 0,06 % total 96,345% perte au feu 1,9 % On effectue la cuisson à 7500C et on obtient des granulés dont les propriétés sont les suivantes Quantité d'eau absorbée par 100 g de produit : 100 g Fines produites : 1,26 % en poids 20 - On utilise comme matériau de départ, de la poussière de fumées d'un four produisant du silico-calcium.Cette poussière a la compo sition suivante Si 02 53,5 % Ca Q 18,5 % Mg 0 4,0 % A1203 1,16 % Fe2O3 2,8 % Mn304 0,72 % TiO2 0,010 % Na20 1,9 % K2 0 4,15 % C02 0,94 % C libre 4,74 % Sulfate exprimé en SO3 3,9 % P205 0,10 % total 96,42 % perte au feu 10,2 % On effectue la cuisson à 6000C et on obtient des granulés dont les propriétés sont les suivantes Quantité d'eau absorbée par 100 8 de produit : 105 g fines produites : 1,3 % en poids. On peut utiliser des mélanges en proportions quelconques de ces deux types de fumées ou d'autres types, et en modifiant convenablement les paramètres de préparation on peut obtenir des résultats identiques à ceux susmentionnés. Les granulés absorbants obtenus par le procédé suivant l'invention peuvent être utilisés dans tous les cas où un liquide doit être absorbé. On peut notamment les employer pour constituer des litières pour animaux domestiques, pour absorber des produits gras, en vue du nettoyage des sols par exemple. On peut les utiliser également en mélange comme terreaux, en vue d'une régulation dthumidité. Lorsqu'ils sont imprégnés d'huile ou d'hydrocarbures, on peut les employer comme combustibles. Ils conviennent tout particulièrement pour la dépollution des eaux car ils absorbent les hydrocarbures et après absorption tombent sur le fond. On peut également agglomérer les p o u s s i è r e s afin de réaliser des objets de formes définies, tels que des pots de fleurs à parois absorbantes, des plaques filtrantes, des plaques isolantes etc.... Le procédé suivant l'invention permet également d'obtenir des produits ou granulés isolants présentant des propriétés ignifuges. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de produits et granulés absorbants à partir de déchets constitués par des poussières de fumées de four électrique contenan notamment des oxydes alcalins et du carbone, par cuisson de ces poussières à une température inférieure à la température de fusion commençante, carac térisé en ce que l'on compacte préalablement les poussières sans liant sous une pression limitée de manière à réduire le volume des poussières com pactées à environ un tiers du volume initial des pousssières non compactées après quoi on cuit les- poussières ainsi compactées à une température compri entre 500 et 8000C, en amorçant ainsi un début de fusion alcaline, avec une régulation de la température au moyen d'un débit d'air commandé. 2. Procédé de fabrication de produits et granulés absorbants selon la reven dication 1, caractérisé en ce qu'on humidifie les poussières, avant compac targe, de manière à obtenir un taux d'humidité de 1 à 3 %. 3. Procédé'de fabrication de produits et granulés absorbants selon l'une quel conque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on compacte les poussières par calandrage entre deux cylindres rotatifs à vitesse de rota tion réglable pour faire varier la granulométrie de la poussière compactée. 4. Procédé de fabrication de produits et granulés absorbants selon l'une quel conque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on compacte les poussières par dégazage sous vide puis cassure du vide. 5. Produit ou granulé absorbant obtenu par la mise en oeuvre du procédé sui vant l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Produit ou granulé isolant ignifuge obtenu par la mise en oeuvre du pro cédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4.