Brevet FR2492414A1 — publié le 19820423

-1- La présente invention concerne l'élimination de revêtements organiques, tels que des peintures, des laques, etc., de déchets d'aluminium (y compris d'alliages d'aluminium). Pour récupérer des déchets d'aluminium revêtu, on écrase couramment le métal, on le déchire ou on le coupe en morceaux plus petits. Le métal en fragments est ensuite dépouillé du revêtement, puis fondu et récupéré. Le caractère souhaitable de l'élimination du revé- tement avant la fusion est bien connu. Cette élimination empêche un violent dégagement de gaz durant la fusion. Elle empêche aussi la production de quantités excessives de fumée et de flammes qui autrement imposeraient une lourde charge intermittente aux systèmes d'évacuation des fumées. La fusion de déchets revêtus est associée aussi à des pertes importantes de métal, qui peuvent aller jusqu'à 13 % en poids. On connaît un certain nombre de procédés pour éliminer les revêtements des déchets de métaux. Par exemple, le traitement de déchets de métaux dans des fours, en parti- culier dans des fours rotatifs, est bien connu. Bien que l'on puisse utiliser des fours pour éliminer les revêtements organiques des déchets d'aluminium, cela présente certains inconvénients à propos de l'efficacité du transfert de chaleur et de temps de séjour assez longs. Avec les déchets de métaux fragmentés, la majeure partie du transfert de chaleur à la charge de déchets fragmentés se produit durant la tombée en pluie de la matière à travers l'air avant son entrée dans le lit. Il se produit en fait relativement peu de transfert de chaleur à l'intérieur du lit. Comme résultat, les déchets métalliques fragmentés arrivent à la température voulue, habituellement à environ 5500C, à des vitesses différentes et les matières plus légères sont plus suscep- tibles de subir une suroxydation en raison de la plus longue durée de séjour des déchets à température élevée dans la zone de chauffage du four. -2- Un autre type connu de traitement pour enlèvement des revêtements des déchets comporte l'utilisation d'un lit tassé mobile vertical. Un lit tassé mobile vertical permet un transfert de chaleur meilleur et plus efficace, mais il est aussi thermiquement instable. Une difficulté supplémentaire avec les procédés à lit mobile vertical est que les températures élevées, par exemple supérieures à 600'C environ, causent une oxydation rapide des alliages aluminium/magnésium et doivent donc être évitées. Une oxydation importante peut survenir et de grandes quantités de chaleur peuvent être produites, entraînant la propa- gation destructive d'un front de réaction à travers le lit. Il est connu de soumettre une matière solide divisée à un chauffage (en utilisant de l'air chaud soufflé, par exemple), avec la matière disposée dans un lit avançant ou se déplaçant horizontalement, par exemple pour le frittage de boulettes de minerai de fer pour utilisation ultérieure dans des hauts fourneaux, pour le traitement de déchets solides municipaux qui comprennent des déchets métalliques; et pour le préchauffage de débris métalliques avant fusion. Les tentatives antérieures connues d'utilisation de telles techniques pour enlever les revêtements organiques de déchets d'aluminium n'ont pas permis un enlèvement satis- faisant de ces revêtements. Toutefois, ces tentatives utilisaient un courant d'air de bas en haut à travers les déchets. La présente invention fournit un procédé pour enlever des revêtements organiques de l'aluminium qui présente les avantages suivants: le procédé permet un réglage précis de la température des déchets de métal et en conséquence un enlèvement très uniforme et reproductible des revêtements organiques. Du point de vue de l'efficacité, il est inter- médiaire entre-les procédés à lit vertical et les procédés à four, mais sa mise en oeuvre est plus stable que celle de ces deux procédés. Enfin, le transfert de chaleur rapide du présent procédé volatilise la matière organique présente 24924 1 4 -3- dans les crevasses dans une mesure telle qu'il est possible d'éliminer efficacement les revêtements de récipients pour boissons écrasés et de cubes de feuilles minces mises en balles, allant par exemple jusqu'à 2,5 cm, et d'éliminer les matières organiques présentes entre des couches de stratifiés de métaux réduits en fragments. La présente invention comprend un procédé pour éliminer rapidement et de manière continue des matières organiques adhérentes comme de la laque, de la peinture ou d'autres revêtements, de déchets contenant de l'aluminium et pour récupérer les déchets de métaux dépouillés des revêtements. Selon la présente invention, il est prévu un procédé pour éliminer les revêtements organiques'de déchets d'alu- minium selon lequel on fait passer un lit des déchets de métal déposé sur un transporteur perméable aux gaz à travers une zone de pyrolyse et on fait passer un gaz chaud contenant de l'oxygène de haut en bas à travers le lit de déchets de métal, le gaz chaud étant à une température con- venable pour porter la surface supérieure du lit de déchets à une température comprise entre 500 et 6000C, la tempéra- ture, le débit d'introduction et la teneur en oxygène de ce gaz ainsi que la vitesse de déplacement du lit de déchets étant réglés de manière à assurer qu'un front de réaction o la matière organique est pyrolysée et le carbone résiduel est brûlé avance de la surface supérieure au fond du lit dans la zone de pyrolyse en un laps de temps permettant que les déchets soient retenus dans la zone de pyrolyse pendant une période allant jusqu'à 10 minutes après l'arrivée du front de réaction au fond du lit. L'utilisation d'un courant de gaz allant de haut en bas est une particularité importante du procédé selon l'in- vention. L'utilisation d'un courant de gaz allant de haut en bas porte presque instantanément la température des déchets, à leur entrée dans la zone de pyrolyse, à la température de réaction en haut du lit pour amorcer un front de réaction. -4- Quand on utilise un courant de gaz allant de bas en haut, il est nécessaire de porter la température du transporteur à la température de réaction avant que la réaction d'enlè- vement des revêtements puisse être amorcée. Entre temps, un certain chauffage de la matière revêtue se produit, et cela a pour effet de retarder le passage du front de - réaction à travers le lit de déchets. Avec un chauffage lent des déchets, il se produit plus de pyrolyse des revêtements sur les déchets et ainsi il y a plus de carbone à enlever des déchets par combustion. De préférence, l'échauffement de la surface supérieure du lit à l'entrée dans la zone de pyrolyse est dû à un transfert de chaleur en provenance du courant de gaz. Toutefois, dans certains -cas, l'apport de chaleur extérieure au lit peut être complété par des éléments de chauffage radiant situés au-dessus. Dans ce cas, la température du gaz peut être plutôt au-dessous de la température néces- saire à la surface du lit, par exemple jusqu'à 500C au- dessous de la température désirée pour la surface du lit. Les conditions de température précédentes s'appliquent au traitement de revêtementssur des matières dans un état "tel que reçu". Le présent procédé permet d'effectuer l'enlèvement des revêtements indépendamment de toute étape de traitement chimique préalable. Le dessin annexé est une vue schématique simplifiée, en élévation, d'un appareil à lit tassé se déplaçant hori- zontalement utilisable dans un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Selon l'invention, il est prévu un procédé par lequel des déchets d'aluminium qui sont revêtus ou partiellement couverts d'une matière organique -ou de matières telles qu'une peinture ou une laque ou de l'huile, peuvent être dépouillés des revêtements d'une manière continue et rapi- dement. Les déchets métalliques peuvent être ensuite récupérés pour refusion et réutilisation ultérieures. Ce procédé est généralement utile pour des déchets d'aluminium, -5- par exemple des boîtes métalliques ayant contenu des boissons, des feuilles d'aluminium de bardage, des feuilles minces d'aluminium et d'autres produits de ce genre dont l'aluminium est un constituant majeur, ou des matières composites comprenant un autre métal lié à l'aluminium. Selon le procédé de la présente invention, les déchets métalliques contenant de l'aluminium revêtu sont écrasés, déchirés ou mis autrement (par exemple en étant coupés ou hachés) en fragments assez petits selon la pratique usuelle dans l'industrie de récupération des déchets. Dans le mode d'exécution représenté sur le dessin, les déchets 10 sont chargés de manière continue à partir d'une goulotte d'entrée 12 sur un transporteur poreux horizontal en mouvement tel qu'une grille poreuse ou un tamis sans fin mobile en toile métallique 14 de manière à former un lit tassé 16 de déchets de métal sur le trans- porteur. En variante, on pourrait utiliser un transporteur à tamis vibrant à mailles ouvertes. Le transporteur 14 entraîne le lit tassé de déchets de métal à travers une zone de pyrolyse 18 dans laquelle les déchets sont mis en contact avec un gaz chaud, envoyé de haut en bas à travers le lit 16 à partir d'un boîtier 22 d'alimentation en air chaud. Les gaz d'échappement sont évacués au-dessous du lit par des sorties définies par un logement environnant 26. Le transporteur 14 a de préférence une résistance notable au passage des gaz, par exemple comparable à la résistance du lit tassé 16, de manière qu'il ne se produise pas un passage préférentiel excessif du gaz à travers les zones non occupées de la courroie en cas d'interruptions dans l'arrivée des déchets au lit 16. En service, le lit tassé de déchets métalliques revêtus a une épaisseur d'environ 4 - 40 cm et il est avancé à travers la zone de chauffage à une vitesse donnant une durée de séjour de 2 à 20 minutes. Tandis que le lit tassé avance à travers la zone de pyrolyse, le gaz chaud -6- est refoulé ou aspiré continuellement de haut en bas, à travers le lit tassé, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de mouvement du lit tassé de déchets de métal, Le gaz chaud utilisé dans le procédé doit de préférence contenir assez d'oxygène pour la com- bustion de toute la matière de revêtement. Dans la pra- tique, on utilisera habituellement de l'air chaud. Dans le lit tassé de déchets métalliques revêtus, une réaction de pyrolyse est amorcée. Le contact avec le gaz chaud cause une décomposition partielle et une distil- lation de la matière organique des déchets métalliques qui a comme résultat l'élimination du revêtement organique. Cette réaction de décomposition est de nature exotherrnique et cause une élévation progressive de la température du lit. Quand le seul apport de chaleur est dû au gaz chaud, la température du gaz introduit nécessaire pour que l'on obtienne le degré désiré de réaction est une température comprise entre 500 et 600 C environ, de préférence entre 510 et 570'C environ, une température d'au moins environ 5400C étant spécialement préférée. A l'extérieur de l'in- tervalle de 500 à 6000C, des résultats satisfaisants sont obtenus moins facilement. Des températures plus basses ne fournissent pas une élimination suffisante-de la matière organique de revêtement quand la charge de déchets contient des fragments revêtus des revêtements très résistants utilisés de manière classique pour l'aluminium. Des tempé- ratures plus élevées entraînent l'oxydation des déchets de métal. Bien que certains revêtements puissent être uni- formément éliminés à des températures plus basses, il n'est pas satisfaisant de conduire un système de récupération de déchets en considérant qu'aucun revêtement plus résistant n'entrera avec la charge de déchets. La position de la zone de réaction à régime permanent dans le lit est indiquée sur le dessin par la ligne discontinue 28. Au-dessous et a gauche de cette zone (comme représenté sur le dessin), le métal dans le lit est encore revêtu, tandis que le mé-al se -7- trouvant au-dessus et à droite de la zone de réaction est dépouillé du revêtement. Les déchets dépouillés de revê- tement sont déchargés sur une goulotte 32, par exemple pour transport à un four de refusion. Il est particulièrement préféré que le débit de pas- sage du gaz chaud à travers le lit soit d'environ m3(TPN)/min/m2 de lit. Une vitesse de gaz correspondant à moins de 10 m3(TPN)/min/m peut dans certains cas être potentiellement dangereuse. Bien que des débits de gaz de plus de 60 m3(TPN)/min/m2 puissent être utilisés dans le procédé, l'utilisation de tels débits entraîne le besoin d'une quantité accrue de gaz chaud pour une masse donnée de déchets. En conséquence, les besoins de combustible et les coûts de chauffage du gaz deviennent plus importants. Dans l'intervalle d'environ 10 m-3(TPN)/min/m2 _60 m3 (TPN)/min/ m, le-débit optimal variera suivant la nature et la masse volumique des déchets métalliques à dépouiller des revê- tements et l'épaisseur du lit. Comme la température du lit de déchets métalliques varie avec le débit du gaz chaud passant à travers lui, l'épaisseur du lit doit être limitée de manière à assurer que les températures dans le lit restent au-dessous de 600'C environ et à assurer qu'une oxydation excessive du métal soit évitée. Pour les débits de gaz utilisés, à savoir des débits dans l'intervalle d'environ 10 - 60 m 3 (TPN)/min/m, l'épaisseur du lit doit être maintenue au- dessous d'environ 40 cm. L'épaisseur d'un lit particulier dépend du type des déchets et de la masse volumique du lit. Dans la plupart des cas, l'air est chauffé par pas- sage à travers un échangeur de chaleur, dans lequel il est chauffé par un courant de gaz venant d'une zone de post- combustion, dans laquelle les matières volatiles provenant de la zone de pytolyse sont brûlées avec un combustible supplémentaire gazeux ou liquide. L'introduction du combus- tible supplémentaire dans la zone de post-combustion est commandée commodément en réponse à un instrument de mesure de -8- la température réglable à l'àvance et disposé de manière à mesurer la température de l'air en aval de l'échangeur de chaleur. En utilisant des épaisseurs de lit, des températures, des débits de gaz, etc., tels que spécifiés cidessus, on peut utiliser le procédé pour éliminer rapidement et com- plètement les revêtements de déchets d'aluminium. Dans des conditions optimales, la durée de séjour des déchets dans la zone de pyrolyse est d'environ 3 - 10 minutes. Cette durée de séjour sera suffisante pour une élimination sensiblement complète de la matière organique des déchets de métal, mais n'entraînera pas une oxydation excessive des déchets de métal. Les exemples non limitatifs-suivants montreront bien comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Exemple 1 Des déchets constitués de boîtes métalliques ayant contenu des boissons et portant des revêtements organiques (par exemple de laque ou de peinture) sont réduits en fragments et chargés sur un transporteur à courroie mobile horizontale en toile d'acier inoxydable de manière à former un lit tassé sur le transporteur ayant 7,5 cm d'épaisseur, 243 cm de largeur et 570 cm de longueur et ayant une masse volumique d'environ 250 kg/m. Le lit de déchets en fragments est ensuite déplacé à travers une zone de pyrolyse dans laquelle de l'air chaud à une température d'environ 5500C est envoyé de haut en bas sur le lit. Si on le désire, on peut effectuer une aspiration au-dessous du transporteur en mouvement de manière à faciliter le mouvement de l'air chaud à travers le lit tassé. Le courant d'air avance à travers le lit à une vitesse d'environ 30 m/min et la vitesse du front de chaleur est d'environ 35 mm/min (dans la direction verticale). Le courant de gaz chaud passe à travers le lit, reçoit de la chaleur produite par combustion du résidu de carbone du revêtement organique, et sort du lit -_9- à une température d'environ 5800C. En supposant qu'il faille une minute pour l'élimination des revêtements des déchets métalliques en fragments, le temps de séjour nécessaire sera de trois minutes et la vitesse du trans- porteur sera d'environ 1,9 m/min. On obtiendra une éli- mination sensiblement complète du revêtement organique des déchets métalliques en fragments. Exemple 2 Dans une machine construite comme indiqué sur le dessin annexé, la longueur du lit dans la zone de pyrolyse est de 12 mètres et la largeur du lit est de 1 mètre. On fait fonctionner la machine avec une température d'entrée de l'air de traitement comprise entre-50D'et 600QC et des 1ébitz-accprisEiitre 140 et 420 m3(TPN)/miin L'épaisseur du lit est comprise entre 5 et 30 cm. On effectue des essais avec des boites revêtues ayant contenu des boissons (non réduites en fragments) qui ont été écrasées de manière à former un lit d'une masse volumique de 120 - 170 kg/m3 sur la courroie. On effectue d'autres essais avec des déchets d'aluminium revêtu réduits en fragments, formant un lit d'une masse volumique de 170 - 250 kg/m3. Cette matière est dépouillée du revêtement d'une ma- nière satisfaisante, quand elle est dans un état sec, avec une durée de séjour de 6 minutes à 6 minutes 1/2 dans la zone de pyrolyse avec une épaisseur de lit de 30 cm pour les boîtes non réduites en fragments et à une plus petite épaisseur de lit, environ 20 cm, dans le cas de la matière réduite en fragments. Le débit d'air utilisé est de 280 m 3(TPN)/min à 5500C. Dans d'autres essais pour simuler le cas de déchets constitués de boîtes métalliques contenant éventuellement des restes importants du contenu initial, on fait tremper les boîtes toute une nuit dans de l'eau et on les fait arriver à l'appareil de réduction en fragments dans un état o 72 % du poids total est de l'eau. -10- La matière fragmentée humide est amenée sur le trans- porteur à une vitesse convenable pour former une épaisseur de lit de 10 15 cm. On introduit de l'air par le haut à raison de 280 m3(TPN)/min et à une température de 5400C. On trouve que cette matière est séchée et dépouillée des revêtements d'une manière satisfaisante par une durée de séjour d'environ 7 minutes. Quand on sait que la matière de revêtement pour un lot important de matière à traiter est l'une des matières de revêtement plus facilement pyrolysées, il est possible de dépouiller du revêtement le lot entier avec des temps de séjour bien plus courts tels que de 2 minutes, avec une température de l'air introduit d'environ 550'C. Dans d'autres essais avec la machine, le gaz introduit contient une proportion importante de gaz recycle provenant de l'échappement de la zone de pyrolyse, de sorte qu'il a une teneur réduite en oxygène de l'ordre de 10 %. On trouve que les déchets d'aluminium revêtu réduits en fragments et les déchets d'aluminium revêtu écrasés, non réduits en fragments, peuvent être dépouillés des revêtements d'une manière satisfaisante en un temps de séjour de 10 minutes. On peut faire une comparaison entre l'élimination des revêtements en four rotatif et le procédé selon la présente invention. Des essais au four ont produit à plusieurs occasions des déchets métalliques en fragments dépouillés des revêtements d'une manière satisfaisante. En ce qui concerne la qualité de l'élimination des revêtements, toutefois, même dans les meilleures conditions, les intérieurs des fragments pliés contiennent du carbone. Une élévation des températures de traitement au four a eu pour résultat que les couvercles des boîtes d'aluminium étaient réduits à l'état d'une poudre fine. La qualité des fragments obtenus par le présent procédé était meilleure. Les couleurs dorées des fragments dépouillés du revêtement indiquaient moins d'oxydation d'ensemble. Les intérieurs de fragments pliés étaient dépouillés du revêtement sans -1 1- effet nuisible sur les couvercles des boites. Un chauffage excessif causait un cloquage et, dans des cas extrêmes, un flétrissement des déchets fragmentés, mais pas de pulvérisation. Ce qui est plus important, le procédé au four exigeait un réglage précis du débit massique des déchets métalliques fragmentés introduits dans le four pour le maintien d'une élimination appropriée des revêtements. Même des variations modestes de masse volumique, par exemple de 210 - 260 kg/m3, de déchets métalliques fragmentés rela- tivement uniformes, posaient des problèmes dans le-réglage de la température du four. Au contraire, dans des essais selon le présent procédé, on a trouvé possible d'accepter des modifications importantes dans la masse volumique des déchets, et de passer à des déchets constitués de feuilles de bardage et à des déchets constitués de feuilles minces revêtues pures sans différence notable dans la qualité du produit. Les fours ont une limite définie en ce qui concerne le volume de matière que l'on peut y charger. Un-produit de masse volumique peu élevée veut dire une production lente. Dans le cas du présent procédé, on peut s'accomoder de déchets de masse volumique peu élevée en augmentant simplement l'épaisseur. du lit. Enfin, les durées de séjour et les températures opératoires dans un four ne peuvent être déterminées qu'in- directement. Au contraire, dans le présent procédé, les températures opératoires et les durées de séjour sont con- trôlables directement. Dans des conditions de production, il est facile d'enseigner aux opérateurs comment mettre en oeuvre le procédé et il est possible d'obtenir un degré élevé de maîtrise du procédé. En plus de déchets fragmentés ou écrasés constitués de boites métalliques ayant contenu des boissons ou de feuilles d'aluminium de bardage, d'autres matières composites -12- contenant de l'aluminium peuvent être dépouillées des revê- tements en utilisant le présent procédé. Ainsi, on peut utiliser le présent procédé pour dépouiller de son revê- tement une matière composite comprenant un autre métal lié à l'aluminium par un revêtement organique et aussi pour éliminer la couche intermédiaire du "Dampfaluminum", un produit composite insonore en rouleaux qui est un stra- tifié à trois couches constitué d'un support d'aluminium revêtu d'un agent insonorisant adhésif visco-élastique emprisonné par un mince revêtement d'aluminium. Le "Dampfaluminum" est utilisé dans de nombreuses applications comprenant des caravanes, des avions, des portes de garages, des revêtements de murs et de toits et des tablettes de fenêtres. -13- REVENDICATIONS 1. Procédé pour éliminer les revêtements organiques de déchets d'aluminium, caractérisé en ce qu'on fait passer un lit des déchets de métal déposé sur un transporteur perméable aux gaz à travers une zone de pyrolyse et on fait passer un gaz chaud contenant de l'oxygène de haut en bas à travers le lit de déchets de métal, le gaz chaud étant à une température convenable pour porter la surface supé- rieure du lit de déchets à une température comprise entre 500 et 6000C, la température, le débit d'introduction et la teneur en oxygène de ce gaz ainsi que la vitesse de dépla- cement du lit de déchets étant réglés: de manière à assurer qu'un front de réaction o la matière organique est pyro- lysée et le carbone résiduel est brûlé avance de la surface supérieure au fond du lit dans la zone de pyrolyse et à permettre que les déchets soient retenus dans la zone de pyrolyse pendant jusqu'à 10 minutes après l'arrivée du front de réaction au fond du lit. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seule source extérieure de chaleur pour la sur- face supérieure du lit de déchets est un courant de gaz contenant de l'oxygène à une température comprise entre 500 et 6000C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz contenant de l'oxygène est de l'air. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la température du gaz est comprise entre 510 et 5700C. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur du lit de déchets est comprise entre 4 et 40 cm. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz chaud passe à travers le lit 3 2 à un débit de 10 à 60 m (TPN)/min/m -14- 7. Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que le lit de déchets avance à travers la zone de pyrolyse durant un temps de séjour de 2 à 10 minutes. 8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le courant d'air chaud est chauffé à la température désirée dans un échangeur de chaleur par échange de chaleur avec les gaz provenant de la pyrolyse, dans laquelle les constituants combustibles sont brûlés en mélange avec un combustible supplémentaire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'introduction du combustible supplémentaire est commandée par un instrument sensible à la température qui répond à la température de l'air en aval de l'échangeur de chaleur.