Brevet FR2612427A1 — publié le 19880923

261242? La présente invention à pour objet un procédé pour fabriquer, à partir d'ordures, des granulés pouvant être utilisés comme matériau de construction. Comme on le sait, les problèmes posés par la nécessité d'éliminer, en limitant les risques de pollution et autres nuisances, une quantité en constante augmentation d'ordures et de résidus divers, deviennent de plus en plus difficiles à résoudre. Dans le but de fournir une solution acceptable à ces problèmes, il a été proposé de transformer les ordures, préalablement broyées et débarrassées des corps métalliques, de manière connue en soi, mais sans autre opération spéciale de tri, en corps solides de formes et dimensions diverses, pouvant être utilisés comme matériau de construction. Ainsi, par exemple, le brevet français no. 2.098.777 décrit la fabrication de blocs durs et compacts, susceptibles d'être utilisés comme matériau de construction ou de remblai, par incorporation d'un silicate métallique dans une masse d'ordures broyées, non triées, compactage à la presse, sous haute pression, de la masse ainsi traitée, sous forme de blocs et durcissement final des blocs, soit à la température ambiante, soit par chauffage, par exemple à une température de 80 à 200 C. Le brevet français No. 2.337.588 décrit un procédé d'élimination des ordures ménagères selon lequel on incorpore, dans une poudre fine d'ordures broyées et débarrassées des corps métalliques, un liant choisi parmi les silicates, diverses résines synthétiques, les brais et la chaux, ainsi qu'un plastifiant tel que de la cellulose 26 2427 en poudre et une substance, telle que du chlorure de sodium ou de calcium ou de magnésium, qualifiée de "catalyseur approprié au plastifiant", ainsi qu'une charge minérale telle que le carbonate de calcium, de la chaux vive, des cendres de charbon, des cendres volantes de haut-fourneau, etc... et on soumet le mélange à une granulation sous une pression élevée, par exemple de 50 à 900 bars, de façon à former des granulés solides qui peuvent être utilisés comme gravier artificiel. Ce brevet mentionne que, afin d'accélérer le durcissement de ces granulés, ceux-ci peuvent être éventuellement chauffés à une température ne dépassant pas 200 C. La demande de brevet français No. 2.472.421 décrit un procédé de transformation d'ordures ménagères en gravier artificiel, selon lequel on fait réagir une masse d'ordures broyées, exempte de corps métalliques, contenant au moins % en poids de cellulose, cette masse ayant un taux d'humidité de 20 à 45 %, en poids, avec de la chaux vive et/ou un sel de calcium, à une température comprise entre 250 et 450 C, de façon à obtenir un produit pulvérulent que l'on agglomère ensuite par compression, après adjonction d'un liant, pour former des granulés. Cette demande de brevet français décrit également une variante de ce procédé dans laquelles les granulés sont soumis à un traitement thermique final, à une température comprise entre 150 et 350 C, pendant une durée suffisante pour provoquer leur échauffement à coeur. Comme liant utilisable pour la mise en oeuvre du procédé, la demande décrit une composition aqueuse, contenant un mélange de plusieurs substances minérales et organiques, dont le phosphate monocalcique, le sulfate de chaux, l'urée, la caséine, la colle d'os et l'acétate de polyvinyle ainsi que des fibres de coton et du blanc de craie. 2612427. D'autre part, cette demande de brevet indique que l'on peut incorporer des charges diverses, telles que des déchets industriels, des résines et des silicates, dans les ordures, soit avant leur broyage, soit avant l'opération d'agglomération. Les procédés conformes à l'art antérieur, notamment ceux qui sont décrits dans les documents de brevet susmentionnés, ne sont toutefois pas entièrement satisfaisants, notamment en raison du fait qu'ils ne permettent pas l'obtention de corps solides présentant à la fois de bonnes propriétés mécaniques, une grande inertie chimique et biologique, ainsi qu'une solubilité dans l'eau pratiquement nulle, comme cela serait souhaitable en vue de leur emploi comme matériau de construction. La présente invention a précisément pour but de fournir un procédé permettant l'obtention de granulés présentant une combinaison optimale de propriétés mécaniques et physico-chimiques convenant particulièrement bien à leur utilisation comme matériau de construction, notamment comme granulat pour la préparation du béton. A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on mélange, de manière homogène, des ordures broyées, exemptes de corps métalliques, avec au moins une matière minérale en poudre, contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou combiné, on granule sous pression le mélange ainsi obtenu et on soumet les granulés ainsi formés à un traitement thermique à une température comprise entre et 230 C, pendant une durée telle que leur teneur en eau soit réduite jusqu'à une valeur de 0,1 à 1 %, en poids, puis on broie finement les granulés et on mélange la poudre ainsi obtenue avec du ciment hydraulique et une quantité d'eau appropriée par la prise du ciment, de manière à former un mélange pulvérulent homogène, on granule ce mélange sous pression et, finalement, on laisse durcir les granulés par suite de la prise du ciment. Ainsi, le procédé selon l'invention est fondé sur la combinaison d'un traitement thermique de premiers granulés, obtenus par granulation sous pression d'un mélange homogène d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium et d'une deuxième opération de granulation sous pression de la poudre résultant du broyage des premiers granulés, après leur traitement thermique, du ciment hydraulique étant utilisé en tant que liant pour conférer une résistance mécanique élevée aux granulés finalement obtenus. On a constaté que, de manière surprenante,. cette combinaison nouvelle d'opérations permet d'obtenir des granulés présentant une résistance mécanique élevée ainsi qu'une grande inertie chimique et biologique, associée avec une solubilité dans l'eau pratiquement nulle, ces granulés pouvant donc être employés comme matériau de construction sans risque de pollution et autres nuisances. La matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, à l'état libre ou combiné, peut être, par exemple, choisie parmi la chaux, les cendres volantes, la calcite, la dolomie et les matières argileuses. Avantageusement, les proportions du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium sont de 90 à 95 %, en poids, d'ordures pour 5 à %, en poids, de cette matière minérale.. On peut, en outre, incorporer, dans le mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, au moins une matière minérale contenant du carbonate de calcium et de magnésium, à l'état libre ou combiné, par exemple de la dolomite. On peut éventuellement, incorporer au moins une matière minérale en poudre, peu soluble dans l'eau et ne gênant pas la prise du ciment, dans le mélange de poudre résultant du broyage des premiers granulés, de ciment hydraulique et d'eau. Cette matière minérale additionnelle peut être, par exemple, choisie parmi la chaux, le carbonate de calcium, la calcite, la dolomie, les cendres volantes, la magnésite et les matières argileuses. Avantageusement, la proportion de ciment hydraulique, dans le mélange final, est de 5 à 25 %, en poids, de ciment, par rapport à la poudre obtenue par broyage des granulés. Comme ciment hydraulique, on utilise avantageusement un ciment ayant une résistance à la compression w28 de N/mm2. On peut éventuellement utiliser, en plus du ciment hydraulique, au moins un liant additionnel, par exemple, du silicate de sodium. Avantageusement, on règle la teneur en humidité, dans le mélange final, à une valeur de l'ordre de 5 à 6% en poids. De préférence, ce réglage est effectué par dosage approprié de la quantité d'eau incorporée dans le mélange final. Le rapport pondgral de la quantité d'eau à celle de ciment, dans le mélange final, est avantageusement de l'ordre de 0,5 à 0,6. On peut effectuer les différentes opérations requises pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de toute manière appropriée, notamment en utilisant les techniques connues et l'appareillage classique pour le traitement des ordures. En particulier, pour l'obtention d'ordures ne contenant pratiquement pas de corps métalliques, on peut utiliser des ordures provenant de l'enlèvement sur les lieux de collecte et soumises aux opérations habituelles de tri et tamisage, afin d'en séparer les objets éventuellement récupérables et/ou recyclables tels quels, notamment les masses métalliques de grandes dimensions. Après quoi, on peut mettre les ordures sous forme d'un mélange pulvérulent homogène pratiquement exempt de matières métalliques, et notamment de fer. A cet effet, on peut soumettre les ordures à des opérations de broyage et mélange, effectuées simultanément ou séparément et éventuellement combinées avec une ou plusieurs opérations de tri destinées à la séparation de morceaux métalliques et plus particulièrement de morceaux de matières à base de fer. Par exemple, on peut soumettre les ordures triées à un premier broyage, grossier, jusqu'à une grosseur moyenne de morceaux d'environ 50 millimètres, ce broyage étant effectué avant ou après un tri magnétique destiné à l'enlèvement de particules de fer et autres matières ferro-magnétiques et étant suivi d'un deuxième broyage effectué, par exemple, au moyen d'un broyeur rotatif à marteau ou d'un déchiqueteur, de manière à réduire les ordures en particules, sous forme de grains et de fibres, ayant des dimensions maximales inférieures à 10 à millimètres. L'opération de mélange de la masse d'ordures broyées avec la matière minérale contenant de l'oxyde de calcium peut également être effectuée en utilisant toute technique et appareillage appropriés, notamment au moyen de dispositifs doseurs et mélangeurs automatiques fonctionnant de manière intermittente ou continue. Pour la préparation des granulés à partir du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, on peut avantageusement utiliser un appareil à granuler rotatif, à rouleaux et filière, tel qu'un appareil du type employé pour la production d'aliments granulés pour le bétail, permettant d'obtenir des comprimés ayant la forme de corps cylindriques avec, par exemple, une longueur de 6 à 30 millimètres, et un diamètre de 2 à 20 millimètres, par granulation sous une pression de l'ordre de 150 à 900 bars. Le traitement thermique des granulés peut être avantageusement effectué par passage dans la direction axiale à travers un four rotatif tubulaire disposé avec son axe de rotation en position pratiquement horizontale ou légèrement incliné dans le sens de l'avancement des matières à l'intérieur du four et muni d'une paroi intérieure hélicoïdale assurant la circulation des granulés. La durée de chauffage approprié pour l'obtention de la teneur en eau requise, comprise entre 0,1 et 1 % en poids, est, par exemple, de l'ordre de 30 minutes. Exemple 1: On prépare un premier mélange homogène de 952 kg d'ordures ménagères broyées, ayant une teneur en humidité de l'ordre de 30 % en poids, (résultant de l'enlèvement de 48 kg de ferraille d'une masse de 1000 kg d'ordures ménagères provenant directement du ramassage), 50 kg de chaux vive et kg de carbonate de calcium. On granule ce mélange, sous une pression de 600 bars, au moyen d'un granulateur rotatif à rouleaux et filière, de façon à former des granulés cylindriques ayant un diamètre de 8 mm et une longueur variable, comprise entre 10 et mm, environ. On soumet ces granulés à un traitement thermique à 200 C, pendant 30 minutes, dans un four tubulaire rotatif à axe horizontal. On obtient ainsi 720 kg de granulés ayant une teneur en humidité légèrement inférieure à 1 % en poids, On réduit ces granulés en poudre fine, au moyen d'un broyeur à marteaux. On prépare ensuite, au moyen d'un mélangeur du type bétonnière, un mélange homogène de 101 kg de ciment Portland, 101 kg de dolomie en poudre, 91 kg de carbonate de calcium technique pulvérulent et 50,5 kg d'eau. Enfin, on prépare dans un malaxeur le mélange final, composé du mélange de ciment, dolomie, carbonate de calcium et eau, obtenu comme décrit ci-dessus, et de la poudre fine résultant du broyage des granulés. Immédiatement après la formation de ce mélange final, on granule toute la masse pulvérulente ainsi obtenue, sous une pression de 600 bars, au moyen d'un granulateur rotatif à rouleaux et filière, similaire à celui qui est utilisé pour effectuer la granulation du premier mélange, en formant également des granulés cylindriques ayant un diamètre de 8 mm et une longueur comprise entre 10 et 20 mm. On obtient ainsi environ 1050 kg de granules qui commencent à durcir, tout en s'échauffant spontanément, par suite de la prise du ciment. Apres refroidissement jusqu'à la température ambiante, les granulés ont une teneur en humidité de l'ordre de 4 à 4,5 %, en poids. Exemple 2: On procède de la même manière que dans l'exemple 1, mais en utilisant, pour la préparation du premier mélange, 939 kg d'ordures ménagères broyées, ayant une teneur en humidité de 25 % en poids (résultant de l'enlèvement de 61 kg de ferraille d'une masse de 1.000 kg d'ordures ménagères provenant du ramassage), 100 kg de chaux vive et 50 kg de carbonate de calcium. Le mélange final est préparé à partir de 864 kg de poudre, ayant une teneur en humidité légèrement inférieure 1 %, obtenue par broyage des granulés formés à partir du premier mélange et ayant subi un traitement thermique dans les mêmes conditions que celles indiquées dans l'exemple 1, 84 kg de ciment Portland, 84 kg de dolomie en poudre, 84 kg de carbonate de calcium et 42 kg d'eau. Ce mélange a une teneur en humidité d'environ 5 %, en poids. On obtient finalement 1.157 kg de granulés. Exemple 3: On procède comme dans les exemples 1 et 2, en utilisant les ingrédients suivants pour la préparation des deux mélanges: ler mélange: 947 kg d'ordures ménagères à 20 %, en poids, d'humidité kg de chaux vive kg de poudre de dolomite. Mélange final 857 kg de poudre obtenue par broyage des granulés formés à partir du premier mélange. 212 kg de ciment Portland 212 kg de dolomie 127 kg de Ca Co3 41 kg de silicate de sodium 61 kg d'eau. La teneur en humidité du mélange final est de 7 % en poids. On obtient finalement 1.500 kg de granulés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer, à partir d'ordures, des granulés pouvant être utilisés comme matériau de construction, caractérisé en ce que l'on mélange, de manière homogène, des ordures broyées, exemptes de corps métalliques, avec au moins une matière minérale en poudre, contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou combiné, on granule sous pression le mélange ainsi obtenu et on soumet les granulés ainsi formés à un traitement thermique à une température comprise entre 130 et 230 C, pendant une durée telle que leur teneur en eau soit réduite jusqu'à une valeur de 0,1 à 1 %, en poids, puis on broie finement les granulés et on mélange la poudre ainsi obtenue avec du ciment hydraulique et une quantité d'eau appropriée pour la prise du ciment, de manière à former un mélange pulvérulent homogène, on granule ce mélange sous pression et, finalement, on laisse durcir les granulés par suite de la prise du ciment. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière minérale contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou combiné est choisie parmi la chaux, les cendres volantes, la calcite, la dolomie et les matières argileuses. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les proportions du mélange d'ordure broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium sont de 90 à 95 %, en poids, d'ordures, pour 5 à %, en poids, de cette matière minérale. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on incorpore également, dans le mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, au moins une matière minérale contenant du carbonate de calcium et de magnésium, à l'état libre ou combiné. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière minérale contenant du carbonate.de calcium et de magnésium est la dolomite. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on incorpore également, dans le mélange de poudre résultant du broyage des premiers granulés, de ciment hydraulique et d'eau, au moins une matière minérale en poudre peu soluble dans l'eau et ne gênant pas la prise du ciment. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite matière minérale est choisie parmi la chaux, le carbonate de calcium, la calcite, la dolomie, les cendres volantes, la magnésite et les matières argileuses. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on règle la teneur en humidité, dans le mélange final, à une valeur de l'ordre de 5 à 6% en poids. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la proportion de ciment hydraulique, dans le mélange final est de 5 à 25 %, en poids, de ciment par rapport à la poudre résultant du broyage des premiers granulés. 10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le rapport pondéral de la quantité d'eau à celle de ciment, dans le mélange final, est de l'ordre de 0,5 à 0,6.