Brevet FR2651224A1 — publié le 19910301

La présente invention cohcerhe le traitement des cendres volahtes des usines d'incinération des ordures méhagères en vue de leur utilisation dans la fabrication du béton he hécessitant aucun ferraillage. Le procédé proposé consiste à mélanger cendres volantes d'usine d'incinération d'ordures ménagères avec des cehdres volahtes dites silico alumineuses des Centrales Thermiques au Charbon. L'incorporation du mélange étudié de ces deux cendres dans le béton, permettra : 1 ) de respecter les seuils admissibles en métaux lourds et de "bloquer" ceux-ci dans le béton, 2 ) d'utiliser le pouvoir hydraulique du mélahge de ces cendres dans leur complémentarité permettant l'obtention de résistances mécahiques intéressantes. La présente invention a pour objet un procédé d'utilisation des cehdres volantes des usines d'incinération des ordures ménagères dans la fabrication de béton sans ferraillage et principalement dans la fabrication d'éléments hon ferraillés (bordures de trottoirs, parpaings, poteaux, etc...). Le traitement des ordures méhagères et des déchets assimilables par incinération conduit à la production de deux types de résidus solides du moins : - les mâchefers qui résultent de la combustion des déchets (environ 250 kgs. par tohne de déchets incinérés), - les cehdres volantes qui proviennent de l'éuration des fumées et qui sont récupérées dans les dépoussiéreurs (enviroh 30 kgs. par tonne de déchets incinérés). Les études oht montré que ces cehdres volantes sont fortement chargées en métaux lourds et sels solubles et font peser un risque sur les sols et les happes phréatiques en cas de décharge non contrôlée : Leurs caractéristiques péuvent varier, mais sont telles, qu'elles ne correspondeht pas aux critères d'admissibilité sur la plupart des décharges de déchets industriels (teneur en plomb pouvant atteindre 10 grammes par kilo., solubilité supérieure à 30%..). Avec l'entrée en vigueur de l'Arrêté Ministériel du 9 juin 1986 et son renforcement par la Directive du Conseil des Communautés Européennes, ces cendres volantes vont apparaître comme une nouvelle classe de résidus solides, encore plus chargés en métaux lourds toxiques, tels le plomb et le zinc et également en chlorure et sulfates. Les projets futurs d'usine d'incinération d'ordures ménagères devroht, dès le départ, prévoir le devenir des cendres viahtes, ce qui est un problème délicat à résoudre. Les cendres volahtes des usines d'incinération des ordures méhagères proviennent des fines entraînées par les gaz de combustion et soht captées par les système de dépoussièrage. Leur composition moyenne donnée par le Ministère de l'Environnemeht est la suivante - exprimée en gramme par Kilo. de produits bruts: Analyse physico chimique (en %) Cl 42 à 59 SiOt 25X Cd 0,4 Al2O3 12,8% Cu 1,5 à 1,8 TiO2 1,5% Fe 32 à 74 Fe2O3 2,9% Mn 1,8 a l,g Calcium 37% Ni 0,2 MgO 2% Pb 3,9 Potassium 0,8% zn 22 å 26 Sodium Hg 0,0005 å 0,007 Sulfates 6% Finesse Blaine 4.900 à 5.100 cm2/g. La présente invention consite å mélanger ces cendres volantes d'incinération avec les cendres volahtes silico alumineuses des Centrales Thermiques å charbon et à incorporer ce mélange dans la fabrication des bétons hydrauliques sans ferraillage. L'intérêt du mélange de ces deux cendres volantes est, essentielle- ment, dû : 1') le dosage calculé des proportions des deux cendres volahtes, fonction de la composition de la cendre volante d'incinération permet de limiter les pourcentages en métaux lourds aux seuils imposés par les directives Ministérielles. Ainsi3 les bétons hydrauliques fabriqués hé contiendront pas, dans des taux interdits; des métaux lourds ou sels solubles. 2 ) la cendre silico alumineuse des Centrales Thermiques contient de l'alumine Alr 03 et de la silice Si C2 active qui vont se combiner avec le Calcium et les Sulfates de la Cendre d'incinéra- tion des ordures ménagères et le mélange a un pouvoir hydraulique intéressant. La composition moyenne des cendrès silico alumineuses est: Si O2 43 a 58% A12 0 22 å 32% Fe2O3 + TiO2 4 à 15% Ca O 1 à 8 Mg O 1 a 3% K2 0 2 å 5% Na2 0 a,5 a 1% So3 0,2 a 2% Le mélange de ces deux cendres s'effectuera, généralement, dans une proportion de 20% a 60% pour les cendres volantes d'incinération des ordures ménagères et de 80% à 40% pour les cendres volantes de Centrales Ther miques Ces cendres seront, généralement, sous forme pulvérulentes, mais pourront étre récupérées humides et le mélange s'effectuera soit, dahs une station de mélange, soit eh Centrale 9 béton avec les dispositifs bien connus ett notamment, par silos et vis doseuse, dans le cas de pulvérulent. Le mélange des deux cendres, ainsi défini, sera incorporé dans le malaxeur des Centrales 9 béton hydraulique pour la fabrica- tion de béton sans ferraillage 9 cause de la présence des chloru- res. Il est 9 noter que l'Industrie du béton utilise déJa largement les cendres Volantes silico a lumineuses intéressantes pour leur finesse et leur pouzzolahicité et qu'elles permettent d'obtenir des caractéristiques intéressantes du bêton (maniabilité, surfaçage, etc..) et un gain appréciable de ciment. Comme dans le cas d'incorporation des cendres volantes silieo alumineuses, le mélange des deux cendres ihdiquées pourra s'effectuer an remplacemnt de 10 à 35% de ciment pur CPA. Cette incorporation peut être considêres commê un véritable "ajout" actif du ciment. Les essais sur bétons donnent les résultats suivants: Béton 0/14 Ciment 55 250 kgs./m3 50% Mélange cendres 65 kgs. 50% Eau 178 L Résistances moyenhes : 2 j. 11,5 MPA 7 j. 33 28 j. 44,3 90 j. 52,5 Les résistances à 2 j. sont inférieures, et c'est normale, a celles du betoh dosé å 315 Kgs de ciment/m3 sans cendre, 11,5 au lieu de 14 MPA, mais sont égales, voire supérieures å partir de 7 joure. On voit tout l'intérêt technique, êcohomique et écologique d'un tel procédé. R E V E N D I C A T I O N S l) Procédé d'utilisation des cendres volantes des usines d'incinération des ordures ménagères dans la fabrication de betons hydrauliques caractérisé par le fait qu'il consiste à mélanger directement où indirectement dans le béton des cendres volantes des usines d'incinération avec des cendres volantes silico alumineuses des Centrales Thermiques au Charbon. 2) Procédé consistant à mélanger ces deux cendres, soit a sec eh pulvérulent, soit à l'état humide dans la proportioti étudiée, eh tenant compte des contraintes des seuils en métaux lourds, mais généralement de 20 à 40% pour la cendre d'incinération avec 80 à 60% pour les cendres volantes de Centrales Thermiques. Le mélange ayant des propriétés hydrauliques, compte-tenu des propriétes physico-chimiques différentes de ces cendres. 3) Addition du mélange de ces deux cendres dans le béton hydraulique en remplacement de 10 å 35% du ciment. 4) Procédé concernant les bétons hydrauliques sans ferraillage, h cause de la présence des chlorures.