Brevet FR2577448A1 — publié le 19860822

La présente invention est relative au traitement des or- dures ménagères en vue d'en extraire, d'une part les fractions les plus combustibles, d'autre part la matière organique afin de valoriser ces deux fractions respectivement comme combustible et comme amendement agricole. Des traitements complexes faisant intervenir des machines de forte puissance et par suite coûteux en investissements comme en exploitation existent; ils ne permettent d'obtenir qu'une partie des résultats recherchés. Ainsi les brevets 2 370 087 et 2 390 208 décrivent des procédés mettant en oeuvre un broyage fin, un criblage et une séparation aéraulique. La consommation d'électricité s'élève à environ 30 Kwh par tonne de fractions légères séparées auxquels correspond en outre une usure importante des machines qui les consomment, l'ensemble de ces consommations nuisant au bilan énergétique comme au bilan économique de l'opération. Encore les fractions légères ne sont- elles pas épurées ni séchées, ce qui doit être dans la plupart dE cas accompli dans des machines,complémentaires. Dans l'état actuel des choses, ces machines n'éliminent pas les corps creux en plastique généralement en chlorure de poly- vinyle dont la combustion génère de l'acide chlorhydrique. Les difficultés de combustion qui en résultent se traduisent par une diminution de la valeur marchande du combustible. Quant aux matières organiques, elles doivent être débaras- sées des matières minérales fines ainsi que des feuillets plas- tiques et des éclats de plastiques qui les souillent. Les inconvénients et insuffisances de ces procédés apparais- sent à l'évidence. Aussi a-t-on cherché à effectuer sur une seule machine la séparation des composants principaux des déchets ménagers. Les machines de tri balistique telle celle décrite dans le brevet GB 1 597 444 sont d'une réalisation délicate et manquent de fiabilité quand des corps longs (fils métalliques, feuillards, rubans,.o.) sont présents dans le mélange à trier. De mBme, elles ne peuvent être utilisées pour le tri de matières putres- sibles et humides, donc llantes, comme les déchets de jardin et de cuisine, qui colmatent très rapidement les surfaces planes decriblage. En outre, ces machines n'effectuent pas la deshy- dratation - qui est généralement nécessaire - de la fraction combustible. La présente invention concerne un dispositif de traitement qui évite ces inconvénients. En utilisant un seul ensemble les déchets, qui ont été préalablement grossièrement broyés, peuvent être séparés en 5 flux: - les organiques fermentescibles fins utilisés après fermenta- tion en agriculture - les organiques fermentescibles grossiers contenant en outre des fibres cellulosiques utilisés après fermentation dans certaines sortes d'agricultures notamment en viticulture et en champignonnières - les légers et mous qui comprennent les papiers, cartons, mousses de plastiques, lambeaux de plastiques et de textiles que la machine peut amener à un taux normal d'humidité. Ces légers et mous ne continnent pratiquement plus de chlorure de polyvinyle - les fins principalement minéraux qui peuvent constituer un remblai inerte - les rigides qui comprennent principalement des corps creux en plastiques ou en caoutchouc et des métaux qui doivent être triés pour un réemploi ultérieur. Ce dispositif initialement étudié pour le traitement des ordures ménagères s'est révélé efficace pour le tri des déchets très divers: dans les industries- agricoles pour séparer les graines de leurs écorces et des fines (graines cassées, silice, ) qui les polluent, dans le traitement des composts d'or- dures ménagères, pour éliminer des composts les fines minérales et les inertes légers en même temps qu'une classification gra- nulométrique entre fins et grossiers est effectuée dans les opérations de récupération industrielle o des lambeaux de tissus et de plastiques peuvent être séparés de verre brisés et de métaux ou plastiques rigides. Naturellement, pour ces utilisations variées les différents paramètres disponibles et qui seront précisés plus loin, à savoir pentes de la table criblante, diamètre des perforations, intensité du jet d'air ou de gaz chauds, vitesse de rotation excentricité, doivent être modifiés. La description de l'invention est illustrée par 5 figures. La figure 1 représente une coupe longitudinale schématique de la machine, les dispositifs d'évacuation des produits triés ayant été otés. La figure 2 représente une vue en perspective cavalière de la machine, certains de ces sous-ensembles en ayant été omis pour faciliter la lecture; ces sous-ensembles sont le distri- buteur (1) et le capotage (16), les supports de la machine et les dispositifs d'évacuation des produits triés. Les figures 3, 4 et 5 schématisent différents modes de réalisation du décolmatage de la pente criblante (2). Pour effectuer le tri, le dispositif schématisé sur la fi- gure 1 utilise plusieurs critères: - granulométrie: une table criblante inclinée avec trois gros- seurs de trous permet d'obtenir outre les refus, trois flux de passants rebondissement: les refus relativement lourds et/ou rigides rebondissent sur la table criblante qu'ils parcourent dans le sens descendant aérodynamique: la table criblante est animée d'un mouvement tel que chacun de ses points décrit une courbe fermée dans un plan vertical. Si le mouvement est obtenu par des excen- triques ou par des vilebrequins, cette courbe est un cercle Une parcelle de produit aura tendance à remonter sur la table criblante si la résistance aérodynamique qu'elle oppose à sa chute au cours du parcours descendant la freine suffisamment pour que sa vitesse de chute soit inférieure à la vitesse de descente de la table criblante qui la supporte. Pour augmenter cet effet, de l'air (ou des gaz chauds) peut Utre soufflé sous la table criblante; lors de son passage au travers des trous, il augmente le freinage de la chute des fractions les plus légères. Il apparaît ainsi que l'augmentation de la vitesse de la table criblante ou le soufflage d'air conduisent 4. au même résultat, à savoir un décollage accru des fractions les plus légères, qui peut être mis à profit pour les séparer des fractions rigides et plus lourdes. Ces dernières parcou- rant par rebondissement une trajectoire descendant*, il faut que les particules légères parcourent une trajectoire ascen- dante donc qu'elles reprennent contact avec la table (ou les matériaux supportés par la table) en un point plus élevé que le point initialement occupé; pour cela il faut que la courbe parcourue par chaque point le soit dans le sens inverse des. aiguilles d'une montre si la table criblante descend de la gauche vers la droite (cas de la figure 1). Les refus légers sont naturellement plus sensibles à cet effet aérodynamique et petit à petit atteignent le sommet de la table criblante. La réalisation du dispositif tel qu'il apparaît sur les figures 1 et 2 comprend un distributeur vibrant (1) de déchets sommairement broyés qui alimente sur toute sa largeur une table criblante perforée à deux.pentes (2) et(2') PQur assurer la régula- rité de l'alimentation, un seuiP3nstitué par un demi-cylindre de rayon 10cm. environ, est soudé sur le fond du distribu- teur (1) perpendiculairement à la direction du mouvement vibra- toire. En outre, l'alimentation est arrêtée lorsque la hauteur des produits repérée par exemple par une cellule photorésistante (38) excède durablement un maximum préfixé. La hauteur de chute de (1) sur (2) est d'environ 80cm. L'impact des déchets se fait aux environs de l'intersection des pentes inférieure et supérieure (2) de la table criblante. La pente supérieure (Y de la table représente les 3/4. "-. viron de la longueur totale et A une inclinaison d'environ 15%. Cette valeur est portée à-environ 20 ;dans la pente inférieure (2') Ces valeurs doivent être ajustées en fonction de la nature des déchets et peuvent ainsi varier de plus ou moins 10 . Si une meme machine doit traiter différents types de déchets, par exemple dont la teneur en éléments grossiers ou le taux d'humi- dité varie, ces valeurs peuvent atre changées manuellement ou de préférehce par des vérins.(34) qui font tourner l'ensemble des pentes (2) et (2') autour de l'arbre qui porte les excen- triques (4) et (4'). dans une réalisation 4imple chaque point des pentes (2) et (2')est animé d'un mouvement circulaire ob- tenu comme suit: les pentes (2)et(2') sont portées par 4 excen- triques (3)et(4). Les arbres qui lient deux à deux ces 4 excen- triques sont parallèles; les excentriques sont en phase, c'est à-dire que dans un plan perpendiculaire aux arbres, la droite qui joint la trace de l'axe de rotation au centre de rotation solidaire de la table sur l'arbre inférieur est toujours paral- lèle à son homologue sur l'arbre supérieur. Dans ces conditions il suffit d'entraîner l'un des deux arbres porte-excentriques par l'ensemble motoréducteur (6)pour que les pentes se meuvent parallèlement à elles-mêmes, chacun de ces points étant animé d'un mouvement circulaire. Dans la dispositions de la figure 1(table descendante de la gauche vers la droite),les deux arbres tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et les meilleurs résultats ont été notés pour des excentricités de 45 à 100mm et des vi- tesses de rotation de 30 à 60 tours par minute. Si un même dis- positif doit traiter des déchets d'humidité variable, il est intéressant d'entraîner les pentes (2)et(2')par un groupe à vitesse variable,la vitesse étant lors augmentée quand, toutes choses égales d'ailleurs, l'humidité croit. D'autres modes d'en tratnement générant d'autres cinématiques peuvent être mis en place, sous réserve que l'amplitude verticale du mouvement de la table soit suffisante et que la vitesse lors de la descente soient du même ordre que dans l'entrainement par excentriques. Les pentes (2)et(2') sont constituées d'un cadre en pro- filés soudés qui supporte soit des t8les perforées rendues ar- tificiellement rugueuses par des fers (5)de 2 à 4cm.de hauteur fixés perpendiculairement au plan de la table suivant des ligne! de plus grande pente sur la pente (2),suivant des lignes de niveau sur la pente (2'), soit un assemblage de plaques en fonte à graphite sphéroidal dont les surfaces trouées sont alternati- vement 1 ou 2cm. au-dessus et au-dessous de la portée des plaques sur le cadre et qui comportent des empreintes analogues aux fers (5). Dans tous les cas les dimensions des perforations doivent être adaptées à la granulométrie des fractions à séparer. Par exemple, en ordures ménagères sommairement broyées les perforations pourront être de 15 mm. de diamètre pour la partie inférieure (en-dessous du point de chute des ordures ménagères sur la table), de 25 mm. de diamètre dans la partie médiane (entre les deux arbres), de 40 mm. de diamètre pour la partie supérieure. Plus généralement, les diamètres des perforations sont compris entre 5 et 60 mm. La densité des perforations est aussi élevée que possible. Les t8les d'acier perforées du commerce qu'il est économiquement intéressant d'utiliser, ont couramment un "coefficient de vide" supérieur à 0,4. Ce coefficient peut avantageusement être porté à 0,5 dans le cas d'utilisation de plaques en fonte. De l'air pro- venant du ventilateur (12) est soufflé sur toute la largeur de la face inférieure de la pente (2) au moyen d'un conver- gent (13) qui est situé à environ 1 mètre du point de chute des ordures broyées. Le jet d'air dirigé vers le haut de la pente (2) fait un angle d'environ 10 avec le plan de cette pente (2). Cet air en passant au travers des perforations de la table (2) participe à la séparation et à l'épuration des produits légers et mous, lesquels après avoir remonté toute la surface de la pente (2) se déversent sur un transporteur (7) sensiblement horizontal, transversal à la pente (2). Ce trans- porteur qui peut avantageusement être du type vibrant avec fond en grillage fin, amène les fractions légères sous la hotte d'aspiratio432?un transport pneumatique par aspiration qui dé- bouche sur un cyclone (8) d'o les produits sont extraits au travers d'un sas (9) pour stockage ou conditionnement complé- mentaire par granulation. L'air de transport est aspiré par le ventilateur(10). Au cours de leur cheminement sur le transporteur vibrant (7) les produits se débarassent des impuretés qui les souillent en- core, lesquelles du fait de leur poids ne sont pas aspirées par le transport pneumatique et s'ecoulent par une goulotte. Pour éviter les envols de poussières, mousses de plas- tiques,... les pentes (2) et (25 et le transporteur (7) sont dote d'un capotage complet (16); des joints souples ou labyrinthes(t relient ce capotage au distributeur (1) à la partie mobile du transporteur (7), auxtrémies d'évacuation des passants au- travers des perforations. En outre, les caractéristiques des ventilateurs (10 et (12) sont choisies en sorte qu'il existe une très légère dépression au-dessus des pentes (2) 'et (2'). Si les produits légers et mous sont trop humides pour être stockés puis utilisés comme combustible de substitution ou pour la séparation éventuelle en fibres cellulosiques d'une part, plastiques d'autre part, il est possible de substituer des gaz chauds à l'air brassé par le ventilateur (12) et soufflé par le convergent (13). Dans ce cas, les gaz provenant d'un foyer (14) brûlant un combustible quelconque (on peut avantageusement utiliser une partie des produits légers et mous) sont dilués dans une quan- tité suffisante d'air atmosphérique pour que la température du mélange résultant ne dépasse pas 300 C. Pour ce faire, la quan- tité d'air de dilution qui arrive par une tubulure latérale est réglée par une vanne motorisée (15) asservie à la température repérée à l'amont du ventilateur (12). En vue d'économiser le combustible, le capotage (16) est complètement calorifugé et l'air comburant du foyer (14) peut être réchauffé par passage dans un échangeur condenseur (11) situé sur le circuit de rejet des gaz à l'atmosphère. Pendant que les fractions légères et molles et les fraction, organiques sont traitées et extraites dans la partie supérieure de la pente (2), les fractions denses ou rigides rebondissent sur la partie basse et sont, soit criblées quand elles sont de faible granulométrie (cailloux, éclats et poudre de verre,...), soit évacuées par chute en bas de la table quand il s'agit de produits métalliques, de corps creux (même écrasés) en plastique Toutefois pour éviter qu'une partie des fractions légères et molles soient entraînées vers le bas et aussi pour avoir un temps de séjour supérieur des matières denses et rigides (ceci afin de mieux les débarasser des fines qui les souillent), de nombre.ux fers (5) sont placés en travers de-la partie inférieure de la pente (2'). Pour que l'extraction des fractions organiques puisse se faire et que la séparation des fractions légères et molles ait lieu, il est indispensable qu'aucune obstruction des perfora- tions de la pente (2) ne se produise. Toute amorce de colmatage des perforations conduisant rapi- dement à une obstruction complète, il faut effectuer un nettoyage continuel et automatique de la partie de la pente (2) destinée à extraire les matières organiques les plus fines. Différents modes de décolmatage peuvent être utilisés. Dans un premier mode représenté sur la figure 3, le net- toyage est mécanique. Un châssis (17) est doté d'un mouvement vertical qui lui est communiqué par 4 cames (18), (19), solidaires des arbres à excentriques porteurs des pentes (2) et (2'). Ces cames (18), (19), sont montés en sorte que le châssis (17) soit levé quand la table criblante est en position basse et réciproquement. Le chassis (17) supporte un transporteur à' chaînes cons- titué par 2 arbres (20) et (21) (dont l'un est entraîné par un moteur pas à pas (22) porteurs chacun de 2 pignons qui en- traînent 2 chaînes (23)). Chaque chaîne porte une patte d'en- traînement à laquelle est fixé la traverse (24). Cette tra- verse qui a la largeur de la table criblante, est dotée de deux rangées de picots (36) en métal ou en matière plastique dure disposés de façon que les picots de la première rangée puissent pénétrer dans les trous de rang impair de la table criblante et que les picots de la seconde rangée puissent pénétrer dans les trous de rang pair de la table criblante, permettant ainsi le décolmatage de deux rangées de trous. Les différentes rangées peuvent être successivement décolmatées si l'entraînement des arbres est réalisé par un moteur pas à pas, tel qu'à chaque impulsion la traverse se meuve de deux intervalles entre trous. Pour éviter que l'accumulation d'erreurs mime très faibles entre les intervalles des rangées de trous et le pas du transporteur ne conduise à un déréglage du dispositif, le moteur pas à pas est réversible et effectue en sens inverse le même nombre de pas qu'à l'aller. Le second mode de décolmatage représenté sur la figure 4 et esquissé sur la figure 1, est également mécanique et com- porte également un transporteur à chaînes. Les pignons (25) et (26) sur lesquels engrènent les chaînes (29) sont montés sur des excentriques (27) et (28) solidaires des deux arbres à excentriques porteurs de la table criblante (2). Trois traverses (30) (30') (30") sont fixées sur la chaîne (29). Elles sont sensiblement équidistantes, leur espacement étant un multiple du pas des perforations de la table (2). Chaque traverse porte deux rangées de picots, comme dans le mode précédent. Le montage des excentriques (27) et (28) est fait en sorte que les pignons (25) et (26) soient en position haute lorsque la table criblante est en position basse. Ainsi les picots d'au moins une des traverses(30) (30') (30") pénètrent dans deux rangées de trous consécutives à chaque trou d'arbre. L'ex- centricité de (27) et (28) est suffisante pour que les picots soient entraînés par la table criblante après qu'elle ait dé- passé le point bas de sa trajectoire. La rotation qui s'ensuit des pignons (25) et (26) est limitée par 2 index (31) fixés au bâti qui s'insèrent respectivement dans les maillons des chaînes (29) lors de la redescente de l'ensemble de décolmatage. La position arrivée de la table au point bas de sa trajectoire, les picots (36) s'inséreront dans deux rangées de trous adjacentes aux rangées qui viennent d'9tre décolmatées. Le troisième mode de décolmatage, représenté sur la figure 5, diffère du premier mode par le fait que la traverse (24) est dotée de deux rangées de buses. Ces buses sont alimentées en air comprimé par une tuyauterie flexible (32), qui relie la traverse (24) au bâti fixe de l'appareil. Un robinet (33) fixé sur le circuit d'air ne laisse passer l'air que lorsque la table est en position basse. A ce moment, les buses lais- sent passer des jets d'air dans chacun des trous de deux rangées successives de trous de la table criblante. RE V E N D I C A T I 0 N S 1) Dispositif pour la séparation d'un mélange humide en plu- sieurs fractions, l'épuration de ces dernières et si néces- saire le séchage de la fraction la plus légère par un flux de gaz chauds utilisant un distributeur (1) du mélange humide et une table criblante perforée à deux pentes (2)(2') dont chaque point déciit une courbe fermée caractérisé en ce qu'il comporte un mouvement des pentes (2) et (2') de fréquence comprise entre 0,5 et 1 cycle/seconde, d'amplitude comprise entre 9 et 20cm., un capotage complet (16) permettant le main- tien par 2 ventilateurs (10) et (12) d'une légère dépression au-dessus de la pente (2), un système de décolmatage de cette pente (2) par une ou plusieurs traverses (24) ou (30) hérissées de picots (35) ou de buses d'injection d'air comprimé (37) qui se trouvent en position haute lorsque la pente (2) de la table est en position basse l'ensemble permettant: - de faire monter les fractions molles et/ou légères le long de la table criblante tout en les secouant et les retournant pour les débarasser des fines qui adhèrent et si cela est nécessaire en les soumettant à une deshydratation par des gaz chauds, l'aspiration du ventilateur (12) étant dans ce cas reliée à un générateur de gaz chauds (14) - de faire rebondir les parties rigides vers le bas de la pente (2') tout en les nettoyant de cribler les fines en les classant granulométriquement, le rendement étant maintenu élevé par le décolmatage permanent des perforations de la table. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un système de décolmatage permanent de la pente (2) de la table - criblante soit à action mécanique, une ou plusieurs traverses (24) ou (30) horizontales hérissées de deux rangées de picots (36) se déplaçant sous la table,les picots (36) en- trant à chaque station de la traverse ou des traverses dans tous les trous de deux rangées consécutives de la pente (2), soit à action pneumatique une ou plusieurs traverses (24) hé- rissées de buses d'air (37) débitant à chaque station de la traverse ou des traverses un jet d'air sous pression dans chacun des trous de deux rangées consécutives de trous de la pente (2). Ces traverses balaient la surface intérieure de la table cri- blante, soit par action d'un moteur pas à pas (22), soit par un entraînement réalisé par la table criblante elle-même, le nombre minimum de traverses (30) requis étant alors de trois. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un soufflage de gaz sous sa face inférieure aux fins de meilleure séparation et épuration des fractions légères et de surface relativement grande, ce soufflage se faisant par un ventilateur (12) débitant sur un convergent (13) qui occupe toute la largeur de la pente.(2) et est à environ un mètre de. la partie inférieure de cette pente (2), le gaz étant repris par un ensemble de transport pneumatique des fractions légères aboutissant à la séparation dans un cyclone (8) de ces fractions légères. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un soufflage de gaz chauds produits par un foyer (14) régulés en température par adjonction d'air modulé par une vanne de réglage (15) en vue de sécher les fractions légères et molles au cours de leur séparation et de leur transport pneu- matique. ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un ou des vérins (34) pour modifierl.esinclinaïsens cispentes (2) (2et un groupe d'entraînement à vitesse variable (6) des excentriques (3) (3') (4) (4') en vue d'adapter la pente et la vitesse d'entraînement des pentes (2) et-(2') aux caractéris- tiques des produits à traiter. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une pente (2') plus inclinée que la pente (2) et des fers transversaux (5) fixés suivant des droites de niveau de la table (2') en vue d'éviter de récupérer les corps creux, même préalablement aplatis, dans les fractions légères. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un distributeur vibrant (1) à seuil égalisateur (35) et une cellule photorésistante (38) coupant l'alimentation lorsqu'il y a saturation de la surface criblante, ces dispo- sitions visant à optimiser le débit de déchets traités. 8) Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce qu'il comporte un capotage complet et 2 ventilateurs (10) et (12) maintenant une légère dépression dans l'enceinte li- mitée par le capotage et les pentes (2) et (2'), en vue de supprimer les envols de poussières. 9) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un transporteur vibrant (7) à fond grillagé suivi d'une hotte de captation avant transport pneumatique des frac- tions légères, ces appareils permettant une épuration complé- mentaire des fractions légères.