Brevet FR2487699A1 — publié le 19820205

APPAREIL DE SEPARATION EN DEUX FLUX DE SORTIE DE DENSITES DIFFERENTES UN MELANGE CONSTITUE D'UNE PLURALITE DE MATIE RES SOLIDES. La présente invention a trait à un appareil, qui permet de séparer en deux flux de sortie une alimentation constituée par le mélange d'une pluralité de matières solides différentes. On sait que l'augmentation importante du prix des matières premières, d'une part, et du prix de l'6llergie,d'awre part, conduit A envisager la récupérarion de certains déchets et leur recyclage, au moins dans une certaine proportion, dans les matériaux constitutifs des produits finis fournis sur le marché. De telles méthodes sont,en particulier, déjà utilisées pour la récupération des métaux et lton tente également de mettre en place une récupération économiquement intéressante du verre.La difficulté, que l'on rencontre dans la ré cupération de ces déchets,provient du fait que,meme dans l'hypothèse où l'on organise des collectes sélectives de tel ou tel type de déchets, ces déchets sont toujours constitués par un mélange d'une pluralité de matières solides différentes or, pour le recyclage des matériaux, il convient de satisfaire à un certain nombre de critères techniques et,en particulier,d'assurer une bonne séparation des différentes matières solides initialement mélangées.Par exemple, lorsque l'on désire recycler du verre, il faut que le calcin fourni aux verreries ait une granulométrie convenable et que fon en ait éliminé,d'une part, les impuretés inhérentes aux Froduits récupérés,par exemple les étiquettes, les capsules de bouchage, les bouchons ou les collerettes,et,d'autre part, les impuretés inhérentes à la collecte, par exemple, porcelaine, cailloux, boues, papier, produits organiques.Le problème se pose donc d'assurer avec le codt le plus faible possible, la séparation, dans les matières récupérées, du produit que l'on désire recycler et des diverses impuretés qui s'y trouvent mélangées ; pour la verrerie notamment, les taux desdites impuretés, différents selon la nature desdites impuretés, sont toujours inférieurs à 0,1 % en poids, ce qui exige une séparation très poussée. Dans les installations de types connus, on utilise > en premier lieu, une unité de pré-traitement qui assure, d'une part, un criblage séparant les déchets en fonction de leur taille et, d'autre part, un tri optique, magnétique et/ou manuel effectué sur les matériaux séparés par criblage, en deuxième lieu, une unité de concassage et, en troisième lieu, une unité de tri automatique agissant sur la sortie de l'unité de concassage. Un tel tri automatique s'effectue généralement par aspiration sur un crible vibrant muni de plusieurs étages décalés à mailles plus ou moins grandes, certaines fractions ainsi triées pouvant être recyclées en amont, d'autres pouvant être extraites comme matières de récupération utilisables et d'autres, enfin, pouvant être rejetées en raison de leurs trop petites dimensions.Une telle unité de tri exige,bien entendu,sur l'aspiration, des cyclones permettant de séparer les matières aspirées de l'air mis en oeuvre. I1 est clair que ces installations, comptetenu des matériels importants qu'elles exigent, sont de grosses consommatrices d'énergie,ce qui diminue l'intérêt économique de la récupération et peut même aller jusqu'd l'annuler dans certains cas. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de tri, qui permette,sur des déchets récupérés, de préférence préalablement concassés, de séparer avec une faible consommation énergétique, les matières solides constitutives de l'alimentation en deux flux de sortie, la séparation s'effectuant selon la densité des matériaux constitutifs de chacun des deux flux. Selon l'invention, on utilise un milieu liquide, dont la densité détermine la limite de séparation des matières solides constituant I'alimencation :le flux de sortie le plus dense ne flotte pas dans ce milieu liquide et le flux de sortie le moins dense flotte et est ainsi séparé du premier.Il est bien clair que l'on peut utiliser plusieurs appareils selon l'invention en cascade de fa çon qu'un flux d'alimentation ayant n constituants solidessaft finalement séparé en n flux de sortie au moyen d'une pluralite d'appareils disposés en cascade, les milieux liquides utilisés par chacun des appareils devant,bien entendu,avoir des densités différentes choisies en fonction des matières solides à séparer par cet appareil. Le milieu liquide utilisé peut être de l'eau ou une suspension aqueuse de densité ré glable, par exemple, une suspension de bentonite,ou ou encore un mélange de liquides miscibles de densités différentes. Le milieu liquide peut avoir une action chimique sur au moins un des matériaux constitutifs du flux d'alimentation : c'est le cas,par exemple,si l'on utilise comme milieu liquide, une solution aqueuse de soude qui pourra agir, entre autre, sur l'aluminium contenu dans le flux d'alimentation, un soutirage du milieu liquide permettant alors de maintenir sensiblement constante la composition du milieu liquide utilisé . Le milieu liquide peut aussi avoir une action solvante sur certains des matériaux constitutifs du flux d'alimentation. Selon l'invention, on extrait les matériaux solides constitutifs de chacun des deux flux de sortie séparés par l'appareil en les séparant du milieu liquide par égouttage et en les faisant déplacer par vibrations. Cette technique de déplacement des matériaux solides est bien connue et consiste à utiliser des plans inclinés sur lesquels s'appuient les matériaux solides en cause et à soumettre ces plans inclinés à des vibrations assurant le déplacement des matériaux solides de la partie basse vers la partie haute du plan incliné. I1 est clair que la consommation d'énergie de l'appareil selon l'invention est donc limitée, d'une part, à la consommation des générateurs de vibrations et, d'autre part, à la consommation des systèmes permettant la circulation du milieu liquide mis en oeuvre.Une telle consommation énergétique est extrêmement réduite par rapport à celle qui était antérieurement nécessaire pour les systèmes de tri automatique à aspiration ; en particulier, pour un même flux traité, on peut réduire environ cinq fois la consommation d'énergie lorsque l'on remplace une unité de tri à aspiration équipée de cyclones par une unité selon l'invention. La présente invention a,en conséquence,pour objet un appareil permettant de séparer en deux flux de sortie une alimentation constituée par le mélange d'une pluralité de matières solides différentes, caractérisé par le fait qu'il comporte,d'une part, un bac de décantation renfermant un milieu liquide ayant une masse spécifique comprise entre celles deys matières solides constituant les deux flux de sortie à séparer et recevant,dans ce milieu liquide, l'aliments- tion des matières solides à séparer,ledit bac comportant un moyen pour évacuer les matières solides décantées, d'autre part, un égouttoir alimenté par un trop-plein provenant du bac de décantation précité, ledit égouttoir comportant un moyen pour évacuer les matières solides filtrées sur son fond, et enfin, une cuve recevant ledit milieu liquide à partir de l'égouttoir et permettant de recycler ledit milieu liquide dans le bac de décantation. Dans un mode préféré de réalisation de l'appareil selon l'invention, le moyen associé au bac de décantation pour évacuer les matières solides décantées consiste à munir ledit bac d'un fond incliné par rapport à l'horizontale et à imprimer audit bac une vibration assurant la montée le long du fond des matières solides qui s'y déposent, le flux de sortie le plus dense délivré par l'appareil étant obtenu à l'extrE- mité haute du fond du bac vibrant ; le moyen associé à l'égouttoir pour évacuer les matières solides filtrées consiste à munir ledit égouttoir d'un fond filtrant incliné par rapport à l'horizontale, le trop-plein qui alimente l'dgout- toir se déversant au droit de la partie basse du fond de l'égouttoir, et à imprimer une vibration audit égouttoir, pour assurer la montée le long du fond des matières solides filtrées sur ledit fond, le flux de sortie le moins dense délivré par l'appareil étant fourni à l'extrémité haute du fond de l'égouttoir vibrant ; le fond du bac de décantation vibrant peut, avantageusement, constituer dans sa partie haute une grille d'égouttage,qui fournit à la cuve une alimentation de milieu liquide, la cuve se trouvant alors alimentée,d'une part, à partir de la grille d'égouttage du bac de décantation et,d'autre part, à partir du fond filtrant de l'égouttoir ; le recyclage du milieu liquide dans le bac de décantation à partir de la cuve s'effectue au voisinage de la partie basse dudit bac de décantation ; l'alimentation constituée par un mélange d'une pluralité de matières solides différentes est introduite par uneconduite dans le bac de décantation,au voisinage de la partie basse dudit bac, le flux d'alimentation tombant par gravité dans le milieu liquide ; avantageusement, on peut prévoir que le flux d'alimentation ait subi un concassage avant d'être envoyé à l'appareil selon l'invention ; dans le cas où le bac de décantation et l'égouttoir sont soumis à des vibrations pour assurer l'évacuation des matières solides constitutives des deux flux de sortie, lesdites vibrations sont conférées au bac de décantation et à l'égouttoir par des moteurs à balourds, le bac et l'égouttoir étant reliés au bati fixe de l'appareil par l'intermédiaire d'une pluralité d'organes élastiques tels que des ressorts ; le milieu liquide a une masse spécifique choisie en fonction des masses spécifiques des matières solides constitutives des flux de sortie à séparer ; le milieu liquide peut être une solution ou une suspension aqueuse et avoir éventuellement une action chimique ou solvante sur certaines des matières solides à traiter ; l'appareil selon l'invention peut être inséré dans une cascade d'appareils analogues disposés en série,pour isoler les unes des autres les différentes matières solides existant dans le flux d'alimentation. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant,5 titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 représente schématiquement,en élévation,un appareil selon l'invention - la figure 2 représente l'appareil de la figure 1 vu en plan. En se référant au dessin, on voit que l'appareil selon l'invention comporte un bac de décantation désigné par 1 dans son ensemble ; le bac 1 constitue un récipient sensiblement parallélépipédique,dont le fond la est incliné par rapport à l'horizontale d'environ lo ; le bac 1 est recouvert sur sa face supérieure, d'une tôle de protection lb la partie la plus élevée du fond la est constituée par une grille d'égouttage 2 disposée au-dessus d'une goulotte de récupération 3,qui qui débouche,à sa partie basse,au droit d'une cuve 4. Le bac de décantation 1 est supporté par un bati 5 solidaire de la cuve 4 par l'intermédiaire de quatre ressorts hélicoidaux 6,qui permettent un mouvement relatif du bac 1 par rapport au blotti 5.Le bac 1 porte,sur ses deux faces latérales,des moteurs à balourds 7, qui permettent de conférer audit bac une vibration, dont l'axe résultant fait un angle aigu avec le fond la orienté de la partie basse vers la par tie haute dudit fond. Sur la t8le de protection lb,qui constitue le couvercle du bac 1, on a raccordé, au droit de la partie basse de la cuve, une conduite d'alimentation 8,qui permet d'amener dans le bac 1 selon la flèche F le flux d'alimentation, qui est à traiter par lappareil. Ce flux est constitué d'un mélange concassé d'une pluralité de matières solides obtenues à partir de déchets,par exemple de déchets de récupération de produits en verre.Dans la partie basse du fond la du bac 1 débouche une conduite 9,qui est alimentée par la sortie d'une pompe 10, dont ltentrée est reliée à la partie basse de la cuve 4. La cuve 4 contient un milieu liquide,par par exemple de liteau ou une suspension dans l'eau de bentonite,et ce mi lieu liquide 11 est envoyé par la pompe 10 et la canalisation 9 dans le bac de décantation 1, de façon à remplir la partie basse dudit bac. Le niveau du liquide 11 dans le bac 1 est réglé par l'existence d'un trop-plein situé à l'extrémité basse transversale du bac 1, le trop-plein 12 communiquant par une goulotte 13 avec un égouttoir désigné par 14 dans son ensemble. Le niveau du liquide 11 dans le bac 1 est tel que ledit liquide n'atteint pas la zone occupée sur le fond la par la grille d'égouttage 2.A son extrémité transversale haute, c'est-à-dire à l'extrémité haute de la grille d'égouttage 2, le bac 1 comporte une ouverture 15 par où s'échappe le flux de sortie le plus dense fourni par l'appareil. L'égouttoir 14 de l'appareil est supporté par le bati 5 par l'intermédiaire de ressorts 16,ce qui permet à l'égouttoir d'avoir un mouvement relatif par rapport au asti. L'égouttoir 14 a la forme d'une cuve, dont la partie supérieure est recouverte par une tôle de protection 14b alors que son fond 14a,incliné par rapport à l'horizontale, est constitué par un tamis de filtration. L'inclinaison du fond 14a par rapport à l'horizontale est d'environ 5 ; la goulotte 13 débouche au droit de la partie basse du fond filtrant 14a. Les parais de la cuve constitutive de l'dgouttoir 14 supportent deux moteurs à balourds 17, qui confèrent l'égouttoir 14 une vibration dont l'axe fait un angle aigu avec le fond 14a orienté de la partie basse vers la partie haute. L'extrémité transversale haute de l'égouttoir 14 comporte une ouverture 18 disposée à l'extrémité de la partie haute du fond filtrant 14a.Le fond filtrant 14a est disposé au droit de la cuve 4, la partie haute de ce fond filtrant,qui est susceptible de dépasser légèrement des bords de la cuve,y étant raccordée par un déflecteur 19. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant : le milieu liquide contenu dans la cuve 4 est envoyé dans le bac de décantation 1 par la canalisation 9 gracie à la pompe 10 et le débit,qui traverse la pompe 10, est évacué par le trop-plein 12 dans l'égouttoir 14, dont le fond filtrant 14a renvoie à la cuve 4 ledit débit liquide On introduit dans le bac 1 par la conduite d'alimentation 8 le flux d'alimentation,qui se cotlpose d'un mélange de matières solides concassées de masses spécifiques différentes. Les masses spécifiques des différentes matières solides en présence sont réparties de part et d'autre de la masse spécifique du milieu liquide 11 contenu dans la cuve 4.Le flux d'alimentation ainsi introduit selon la flèche F dans l'appareil tombe dans le milieu liquide 11 et une partie de ce flux surnage, alors que l'autre partie tombe sur le fond la du bac 1. Le bac 1 étant soumis à une vibration gracie aux moteurs 7, les matières solides récupérées sur le fond la se déplacent vers la partie haute de son fond,c'est-à-dire en direction de la grille d'égouttage 2.Arrivées au droit de cette grille d'égouttage 2, les matières solides sont égouttées gracie à la vibration puis éjectées selon la flèche G par l'orifice 15 pour constituer le flux de sortie le plus dense. La fraction du flux d'alimentation ,qui a surnagé au moment de la mise en contact avec le milieu liquide 11, est entrainée par la circulation dudit milieu liquide en direction du trop-plein 12 et se déverse,en conséquence, par la goulotte 13 dans l'égouttoir 14. Dans cet égouttoir, lesdites matières solides sont filtrées par le fond filtrant 14a et,en raison de la vibration à laquelle est soumis l'égouttoir 14 gr ceaus moteurs 17,ces matières solides se déplacent vers la partie haute du fond filtrant 14a tout en s'égouttant dans la cuve 4 ; finalement, lesdites matières solides sont éjectées par l'orifice 18 selon la flèche H pour constituer le flux de sortie le moins dense de l'appareil. On voit donc que l'appareil selon l'invention a per mis, de façon simple, de séparer l'alimentation introduite selon la flèche F en deux flux de sortie éjectés selon les flèches G et H, la séparation s'effectuant en fonction de la masse spécifique du milieu liquide ll utilisé. Il est clair que, si l'on utilise plusieurs appareils de ce type disposés en cascade, on peut séparer individuellement les différentes matières solides constitutives du flux d'alimentation. Cette séparation s'effectue avec une faible consommation énergétique, puisque les seuls consommateurs d'énergie sont les moteurs 7 et 17, d'une part, et le moteur d'entrainement de la pompe 10, d'autre part. Il est également à noter que la quantité de milieu liquide utilisée est finalement très faible, puisque l'on utilise le même milieu liquide par recyclage continu. Un tel appareil permet, par exemple, de séparer le calcin, obtenu à partir d'un concassage de déchets de verre, par rapport aux papiers, matières plastiques et bouchons, le calcin étant éjecté selon la flèche G et les impuretés étant éjectées selon la flèche H. L'appareil pourrait être également utilisé pour séparer des matières plastiques différentes par exemple, pour séparer le polyéthylène et le chlorure de polyvinyle. En outre, l'appareil, en raison de sa constitution simple, est relativement peu onéreux et peut être monté sur ureplate-forme mobile, si on le désire. I1 est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de lgnvention. REVENDICATIONS 1 - Appareil permettant de séparer en deux flux de sortie une alimentation constituée par le mélange d'une pluralité de matières solides différentes, caractérisé par le fait qu'il comporte,d'une part, un bac de décantation (1) renfermant un milieu liquide (11) ayant une masse spécifique comprise entre ciRes des matières solides constituant les deux flux de sortie à séparer et recevant, dans ce milieu liquide (11), l'alimentation des matières solides à séparer, ledit bac (1) comportant un moyen pour évacuer les matières solides décantées, d'autre part,un égouttoir (14) alimenté par un trop-plein (12) provenant du bac de décantation (1) précité, ledit égouttoir comportant un moyen pour évacuer les matières solides filtrées sur son fond (14a) et,enfin, une cuve (4) recevant ledit milieu liquide (11) à partir de l'égouttoir (14) et permettant de recycler ledit milieuliquide (11) dans le bac de déeanéation. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen associé au bac de décantation (1) pour évacuer les matières solides décantées consiste à munir ledit bac (1) d'un fond (la) incliné par rapport à l'horizontale et à imprimer audit bac (1) une vibration assurant la montée le long du fond (la) des matières solides,qui s'y déposent, le flux de sortie le plus dense délivré par l'appareil étant obtenu à l'extrémité haute du fond (la) du bac vibrant. 3 - Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen associé à l'égouttoir (14) pour évacuer les matières solides filtrées consiste à munir ledit égouttoir d'un fond filtrant (14a) incliné par rapport à l'horizontale, le trop-plein (12),qui alimente l'égouttoir (14), se déversant au droit de la partie basse du fond (14a) de l'égouttoir (14), et à imprimer une vibration audit égouttoir (14), pour assurer la montée le long du fond (14a) des matières solides filtrées sur ledit fond, le flux de sortie le moins dense délivré par l'appareil étant fourni à l'extrémité haute du fond (14a) de l'égouttoir vibrant (14). 4 - Appareil selon la revendication 2, éventuellement combinée à la revendication 3, caractérisé par le fait que le fond (L) du bac de décantation vibrant (1) constitue, dans sa partie haute, une grille d'égouttage (2), qui fournit à la cuve (4) une alimentation de milieu liquide (11). 5 " Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le recyclage du milieu liquide (11) dans le bac de décantation (1) à partir de la cuve (4), s'effectue à la partie basse dudit bac de décantation (1). 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'alimentation constituée par le mélange d'une pluralité de matières solides différentes est introduite par une conduite (8) dans le bac de décantation (1) au voisinage de la partie basse dudit bac, le flux d'alimentation tombant par gravité dans le milieu liquide (11). 7 - Appareil selon les revendications 2 et 3 prises simultanément et éventuellement combinées avec l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les vibrations sont conférées au bac de décantation (1) et à l'égouttoir (14) par des moteurs à balourds (7, 17), le bac (l)-et l'égouttoir (14) étant reliés au bati fixe (5) de l'appareil par l'intermédiaire d'une pluralité d'organes élastiques (6, 16). 8 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le milieu liquide (11) a une masse spécifique choisie en fonction des masses spécifiques des matières solides constitutives des flux de sortie à séparer. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le milieu liquide (11) est une solution ou une suspension aqueuse et peut avoir éventuellement une action chimique ou solvante sur certaines des matières solides à séparer. 10 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est inséré dans une cascade d'appareils analogues disposés en série.