Brevet FR2668167A1 — publié le 19920424

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour traiter du calcin, c'est-à-dire du verre broyé provenant généralement de la récupération de bouteilles usagées, en vue d'en éliminer le papier des étiquettes, ainsi que les matières plastiques et les métaux à bas point de fusion comme l'étain et le plomb qui proviennent des capsules. Ce traitement est destiné à produire un calcin nettoyé qui est susceptible d'être réintroduit directement dans des fours de fusion du verre. Actuellement, ce calcin est nettoyé à l'eau, et les capsules sont triées à la main, ce qui représente un traitement coûteux en main d'oeuvre dont le résultat n'est pas toujours excellent. Le but de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif de traitement du calcin du genre spécifié ci-dessus qui pallient les inconvénients rappelés plus haut. Le procédé de l'invention est caractérisé par le fait que l'on soumet le calcin à une température de traitement comprise entre 300 et 40onc pendant une durée suffisante pour faire brûler le papier et les matières plastiques qu'il contient et pour faire fondre les métaux a bas point de fusion qui l'accompagnent, ces derniers étant ensuite séparés du calcin alors qu'ils sont à l'état liquide. De manière extrêmement surprenante, ce traitement s1 avère beaucoup moins coûteux et nettement plus efficace que les procédés connus de nettoyage à l'eau. De préférence, on élimine au préalable du calcin a traiter les fragments dont la granulométrie est inférieure à 25 mm environ et que l'on appelle des fines. L'expérience montre en effet que ce n'est pas aux fines que les métaux et les autres matières a séparer restent liés, de sorte que l'on peut éliminer ces fines au préalable sans nuire à la qualité de la séparation. Ceci facilite donc la suite des opérations en diminuant la quantité de calcin à soumettre a la température de traitement qui est spécifiée ci-avant. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé selon l'invention, cette température de traitement est obtenue par contact avec une surface chauffée par incinération de déchets de bois qui peuvent être par exemple des palettes usagées. Ceci permet, d'une part, , de réaliser des économies d'énergie importantes en faisant brûler des déchets et non des combustibles coûteux, et, d'autre part, de se débarasser des déchets en question d'une manière qui est particulièrement satisfaisante sur le plan de la protection de l'environnement. Enfin, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre une étape dans laquelle on élimine par soufflage ou par aspiration l'aluminium qui est encore contenu dans le calcin à la fin des opérations et qui n'est pas fondu, puisque la température de fusion de ce métal, soit 660'C environ, est bien inférieure à la température de traitement précitée qui n'est que de 300 à 400 C. I1 faut noter à ce sujet qu'il ne serait pas souhaitable d'augmenter cette dernière pour faire fondre également l'aluminium, car l'evpérience montre que ce métal forme des boules qui nuisent à la séparation. L'invention prévoit également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, ce dispositif- étant caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre de traitement de grande hauteur qui est parcourue de bas en haut par des gaz de combustion chauds, qui est munie à sa partie supérieure de moyens pour y introduire le calcin à traiter et qui comporte à sa partie inférieure des moyens pour soumettre le calcin a ladite température de traitement et pour en séparer les métaux fondus. On comprend que, dans cette installation, le calcin parcourt de haut en bas la chambre de traitement dans laquelle il est chauffé å contre-courant par les gaz de combustion, ce qui brûle déjà, du moins partiellement, le papier et les matières plastiques contenues, et qu'il est ensuite soumis a la base de cette chambre à un chauffage à une température plus élevée qui parachève la combustion des matières étrangères et qui fait fondre les métaux à bas point de fusion que le calcin renferme. De préférence, la chambre de traitement du dispositif selon l'invention est munie intérieurement de chicanes qui sont réparties sur une partie au moins de sa hauteur et qui ralentissent la chute du calcin pour prolonger son temps de contact avec les gaz de combustion. Selon une forme de zen réalisation particulièrement avantageuse, ces chicanes sont constituées par de simples tôles dont l'angle par rapport à l'horizontale est inférieur a l'angle de talus naturel du calcin à traiter, et qui sont de préférence horizontales pour des raisons évidentes de facilité de construction. I1 se forme alors spontanément sur ces chicanes un talus naturel de calcin sur lequel glissent les nouvelles quantités de calcin qui sont amenées, ce qui supprime l'usure des chicanes et conduit à une économie importante, tant pour le matériel, puisque l'on n'a pratiquement jamais besoin de remplacer les chicanes par des tôles neuves, que pour la main d'oeuvre qui serait sinon nécessaire pour le remplacement de ces organes, et pour les frais d'exploitation, du fait de la suppression des temps d'arrêt de l'installation qu'entraînerait le changement des chicanes. De préférence, les moyens que l'on utilise dans le dispositif de l'invention pour introduire le calcin à traiter dans la partie supérieure de sa chambre de traitement comprennent une bande transporteuse suivie d'un organe diffuseur servant à répartir le calcin sur toute la largeur de cette chambre. Avantageusement, pour les raisons qui ont été indi quées plus haut, la chambre de traitement verticale selon l'invention comprend en outre des moyens pour- en extraire les fragments de calcin dont la granulométrie est inférieure à une valeur prédéterminée de l'ordre de 25 Selon une forme de réalisation préférée, les moyens que l'on utilise pour éliminer du calcin à traiter ces fragments ou "fines" comprennent un canal vertical contigu à la chambre de traitement de l'installation, un passage de communication fermé par un crible disposé obliquement entre cette chambre de traitement et la partie supérieure du canal en question, des moyens pour faire tomber sur ce crible le calcin introduit a la partie supérieure de la chambre de traitement, et des moyens disposés à la base du canal précité pour en évacuer le calcin qui l'a traversé. On comprend que les fines traversent alors le crible spécifié ci-avant, lequel peut être une simple tôle perforée ou une grille ou similaire, pour pénétrer dans le canal vertical d'élimination des fines et être évacuées à la base de celui-ci par tout moyen convenable. Les moyens employés pour faire tomber sur cette tôle perforée le calcin introduit à la partie supérieure de la chambre de traitement comprennent de préférence une chicane du genre de celles décrites plus haut dont l'extrémité libre est située au-dessus du crible en question. En ce qui concerne maintenant les moyens pour soumettre le calcin à sa température de traitement comprise entre 300 et 400'C, ils comprennent avantageusement un caisson creux et incliné dont l'intérieur est parcouru par des gaz qui proviennent de préférence de la combustion de déchets de bois. Le calcin préchauffé par sa chute ralentie dans la chambre de traitement glisse par gravité dans ce caisson où les gaz circulant à contre-courant le portent à la température voulue. Bien entendu, le réglage de l'inclinaison du caisson permet de faire varier la durée de passage du calcin dans ce dernier, et donc sa température finale. Les métaux ainsi fondus sont avantageusement séparés du calcin en bas du caisson grace à une barre transversale de retenue qui est fixée sur la face supérieure de la surface sur laquelle le calcin glisse, cependant que des perçages d'écoulement des métaux fondus sont ménagés dans cette surface en amont de la barre de retenue précitée. On comprend que le calcin est arrêté un instant par cette dernière, par-dessus de laquelle il finit par sauter, tandis que les métaux fondus s'écoulent par les passages prévus à cet effet en amont de la barre de retenue pour être recueillis par une goulotte disposée de manière appropriée. Le caisson précité pourrait être constitué par un simple canal plat à section transversale rectangulaire, le calcin glissant alors sur -le fond incliné de ce canal, mais, selon une forme de réalisation préférée, ce caisson est divisé dans le sens de la hauteur en deux demi-caissons par une cloison qui constitue la surface de glissement du calcin à traiter, qui comporte à son extrémité supérieure une large ouverture pour le passage des gaz et sur la partie inférieure de laquelle est placée la barre transversale de retenue évoquée plus haut. Dans ce cas, des ouvertures sont ménagées dans la cloison médiane du caisson, en aval de cette barre transversale de retenue, et dans le demi-caisson inférieur, pour le passage du calcin traité.Dans cette forme de réalisation, le rendement thermique est amélioré du fait que le calcin est chauffé à la fois par le bas, grâce à la cloison sur laquelle il glisse et qui est en contact par sa face inférieure avec les gaz chauds circulant dans le demi-caisson inférieur, et par le haut par contact direct avec les gaz qui parcourent le demi-caisson supérieur. En outre, la goulotte qui recueille les métaux fondus peut alors être située dans le demi-caisson inférieur ou règne une température élevée, ce qui empêche une solidification trop rapide de ces métaux. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels: La figure 1 représente une coupe verticale schématique de l'installation selon l'invention La figure 2 montre, à une plus grande échelle et également en coupe verticale schématique, la partie inférieure de l'installation de la figure 1 La figure 3 est un agrandissement de la partie A de la figure 2 La figure 4 montre une vue en élévation schématique prise selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; et: La figure 5 représente une vue en coupe schématique prise selon la ligne V-V de la figure 3. Dans tout ce qui va suivre, on supposera que l'installation décrite se trouve dans sa position normale de fonctionnement représentée sur la figure 1, ce qui donne tout leur sens à des expressions comme "inférieur" et "supe- rieur" ou "latéral" et "frontal". Cela étant, cette installation comprend, pour l'essentiel, une chambre de traitement de grande hauteur 1 dans la partie supérieure de laquelle débouche un ensemble d'introduction du calcin 2 et qui est parcourue de bas en haut par des gaz chauds, un canal vertical d'élimination des fines 3, et un appareil de chauffage et de séparation qui est disposé au-dessous de la chambre 1 et qui est désigné dans son ensemble par le repère 4. Plus précisément, la chambre de traitement 1 présente une hauteur qui peut être de l'ordre d'une vingtaine de mètres, et sa section transversale est approximativement carrée, avec un côté d'environ 1,3 m. L'ensemble d'introduction du calcin 2 débouche dans cette chambre 1 aux trois quarts environ de sa hauteur depuis le bas, la partie 5 de la chambre qui est située au-dessus de l'ensemble 2 faisant office de cheminée et étant rétrécie comme on le voit clairement sur la figure 1. Pour sa part, l'ensemble d'introduction du calcin 2 comprend un convoyeur d'amenée 6 de type classique et un diffuseur de calcin 7 en plan incliné dont l'extrémité la plus haute, à droite sur la figure 1, est située au-dessous de l'extrémité de déchargement du convoyeur 6 et dont l'extrémité inférieure est située légèrement à l'intérieur de la chambre de traitement 1. Ce diffuseur 7 est muni, sur sa face tournée vers le haut, de barres ou de goulottes de guidage non représentées qui divergent dans la direction de la chambre 1 et qui servent à étaler sur toute la largeur de cette dernière le calcin provenant du convoyeur 6. Au-dessous de l'ensemble d'introduction du calcin 2, l'intérieur de la chambre de traitement 1 comporte des chicanes horizontales 8 régulièrement espacées dans le sens vertical et alternativement fixées à la paroi latérale de gauche et à la paroi latérale de droite de la chambre 1. Ces chicanes 8 sont de simples tôles pleines qui s'étendent sur toute la profondeur de la chambre 1, perpendiculairement au plan de la figure 1, et dont le bord libre, vers l'intérieur de la chambre, est situé légèrement au-delà de l'axe vertical X-X' de cette dernière.De cette façon, le calcin provenant de l'ensemble d'introduction 2 tombe successivement sur chaque chicane 8 où il se forme rapidement un talus naturel permanent de calcin qui est représenté à titre d'exemple en 9 sur la figure 1 et dont l'angle par rapport à l'horizontale est d'une quarantaine de degrés environ, de sorte que le calcin glisse sur ce talus naturel, et non sur la tôle des chicanes 8, ce qui évite l'usure de celles-ci. Comme on l'a indiqué plus haut, le rôle des chicanes 8 est de prolonger le séjour du calcin dans la chambre de traitement 1, et donc d'augmenter son temps de contact avec les gaz chauds qui parcourent celle-ci de bas en haut. Dans l'exemple de réalisation représenté, six chicanes 8 sont prévues entre l'ensemble d'introduction du calcin 2 et un niveau 10 qui est approximativement situé à mi-hauteur entre cet ensemble 2 et l'extrémité inférieure de la chambre de traitement 1. Pour sa part, le canal vertical d'élimination des fines 3 présente une section transversale rectangulaire dont la profondeur est la même que celle de la chambre 1, et il s'étend vers le bas depuis le niveau 10 précité, en longeant extérieurement un côté de la chambre 1 - le côté de droite sur la figure 1 - aveç laquelle il présente une paroi verticale latérale commune 11. A sa partie supérieure, le canal 3 comporte un crible 12 qui peut être constitué par une simple tôle perforée a 25 mm environ qui s'étend, avec une inclinaison à 45 environ vers le bas, dans l'intérieur de la chambre de traitement 1 et qui est avantageusement amovible, car, contrairement aux chicanes 8, elle est soumise à l'usure par le calcin. Plus précisément, la tôle perforée 12 part de l'arête horizontale 13 qui est commune à la paroi latérale de droite de la chambre 1, à la partie supérieure fermée du canal 3 au niveau 10 et au prolongement imaginaire de la paroi verticale li commune a la chambre 1 et au canal 3. Le bord inférieur du crible 12 s'étend légèrement au-delà de l'axe X-X' de la chambre 1. Celle, 8', des chicanes 8 qui est la dernière en partant du haut à se trouver au-dessus du niveau 10, s'étend depuis la paroi de gauche de la chambre de traitement 1, de sorte que le calcin qui tombe de cette dernière chicane 8' tombe forcément sur le crible 12. Les fines du calcin traversent ce crible et tombent dans le canal 3 à la partie inférieure duquel elles sont éliminées par un dispositif d'évacuation indiqué de manière hautement schématique et désigné par le repère 14. Quant aux fractions grossières du calcin qui glissent sur le crible 12 sans le traverser, elle continuent à tomber dans la chambre de traitement 1 en étant déviées dans leur chute verticale par des chicanes inférieures qui, elles aussi, sont destinées à augmenter le temps de séjour du calcin dans la chambre de traitement 1. Ces chicanes sont constituées par trois prolongements 15 en forme de toit du canal 9 qui pénètrent dans la chambre de traitement 1, à travers la paroi commune 11 de la chambre 1 et du canal 3 et dont l'arête 16 est située légèrement au-delà de l'axe X-X' de la chambre 1, et par deux chicanes 8" qui sont analogues aux chicanes 8 de la partie haute de l'installation et qui s'étendent depuis la paroi latérale de gauche de la chambre 1 à égale distance de deux prolongements 15 successifs. Chacun des prolongements 15 est constitué par une tôle qui s'étend à 45 vers le bas depuis la paroi commune 11 du canal 3 et de la chambre 1 et jusqu'à l'arête 16, puis par une autre tôle qui s'étend à 45 vers le bas à 45 dans la direction de la paroi commune 11.Dans le cas du prolongement 15 qui est situé au-dessus des autres, sa tôle supérieure à 45' n'est autre que le crible 12, tandis que sa tôle inférieure est pleine, comme le sont les tôles des autres prolongements 15. Ces derniers pourraient d'ailleurs être remplacés par des chicanes analogues aux chicanes 8 qui s'étendraient depuis la paroi 11 vers l'intérieur de la chambre de traitement 1, ainsi que cela est indiqué en traits interrompus sur la figure 1. A la partie inférieure de la chambre de traitement 1 le dispositif 4 de chauffage et de séparation des métaux est constitué, pour l'essentiel, par un caisson creux et sensiblement plan 17 qui est articulé autour d'un axe horizontal 18 situé au-dessous de la chambre 1 et à l'extérieur de celle-ci De cette façon, et grace à des moyens classiques non représentés, on peut faire passer le caisson 17 d'une position indiquée en traits pleins sur la figure 1, où il présente une inclinaison maximale voisine de 45', et une position horizontale figurée schématiquement en traits interrompus, en pouvant être bloqué dans n'importe quelle position intermédiaire. Comme on le voit sur la vue en coupe de la figure 5, le caisson 17 se compose de deux demi-caissons 17a, 17b dont la section tranversale présente la forme d'un U piat et qui sont assemblés de part et d'autre d'une cloison centrale 19. A son extrémité opposée à la chambre de traitement 1, on introduit dans les deux moitiés du caisson---17, selon la flèche F, et gracie Xà des moyens classiques non représentés, des gaz de combustion provenant d'une chaudière non figurée qui est alimentée de préférence par des déchets de bois comme des palettes usagées, ce mode de chauffage produisant les avantages qui ont été indiqués plus haut. Ainsi que le montre notamment la figure 2, le bas de la chambre de traitement 1 est en communication sur toute sa surface transversale avec le demi-caisson supérieur 17a et, à cet endroit, les gaz qui ont parcouru le demi-caisson inférieur 17b s'échappent vers le haut par une large ouverture 20 ménagée dans la cloison 19 pour rejoindre les gaz provenant du demi-caisson supérieur 17a et pour monter avec eux dans la chambre de traitement 1 où ils chauffent à contre-courant le calcin qui parcourt cette dernière de haut en bas. Pour sa part, le calcin quitte le bas de la chambre 1 depuis une dernière chicane 8" ' qui est analogue aux chicanes 8 décrites plus haut et qui le font tomber sur la cloison médiane 19 du caisson 17 en évitant l'ouverture 20 destinée aux gaz. Le calcin glisse alors par gravité sur la cloison 1Q, et il est ainsi chauffé jusqu'à une température suffisante pour faire fondre les métaux à bas point de fusion qu'il contient. Bien entendu, l'inclinaison du caisson .17 doit être choisie en fonction de la nature du calcin traité pour que cette température de fusion soit atteinte, compte tenu du préchauffage réalisé dans la chambre de traitement 1. Comme le montrent les figures 3 à 5, la séparation du calcin et des métaux fondus est réalisée dans la partie inférieure du caisson 17 grace à une barre transversale 21 fixée sur la face supérieure de la cloison l9, et à une série transversale de perçages 22 ménagés dans cette cloison 1Q en amont de 'la barre 21. Le calcin est un instant retenu par la barre 21, puis il saute par-dessus celle-ci pour quitter le caisson par gravité en passant par de larges ouvertures 23 et 23' ménagées respectivement dans la cloison 19 et dans la face inférieure du demi-caisson 17b. Le calcin ainsi nettoyé est récupéré sur des moyens transporteurs non représentés.De leur côté, les métaux fondus s'écoulent par les perçages 22 pour arriver sur une goulotte inclinée 24 qui traverse dans le sens transversal le demi-caisson inférieur 17b, de sorte que les métaux fondus ne se refroidissent pas, et qui évacue ces derniers par un orifice d'écoulement vers l'extérieur 25 ménagé dans la paroi latérale du demi-caisson 17b. La régularité de l'écoulement du calcin et des métaux liquides sur la cloison îg est favorisée par des petites ailettes triangulaires 26 qui sont fixées sur la face supérieure de la cloison 19, perpendiculairement à celle-ci, en s'étendant parallèlement à la direction de l'arrivée du calcin Jusqu'à la barre 21. Un dispositif d'aspiration ou de soufflage non représenté peut être disposé à la sortie du calcin afin d'en éliminer l'aluminium, ainsi que cela a été expliqué plus haut. - REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement de calcin, caractérisé par le fait qu'on le soumet à une.température de traitement comprise entre 300 et 4O0C pendant une durée suffisante pour faire brûler le papier et les matières plastiques qu'il contient et pour faire fondre les métaux à bas point de fusion qui l'accompagnent, ces derniers étant ensuite séparés du calcin alors qu'ils sont à l'état liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on élimine au préalable du calcin à traiter les fragments dont la granulométrie est inférieure à 25 mm environ. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite température de traitement est obtenue par contact avec une surface chauffée par incinération de déchets de bois. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre une étape de séparation de l'aluminium par aspiration ou par soufflage. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend une chambre de traitement de grande hauteur (1) qui est parcourue de bas en haut par des gaz de combustion chauds, qui est munie à sa partie supérieure de moyens (2) pour y introduire le calcin à traiter et qui comporte à sa partie inférieure des moyens t4) pour soumettre le calcin à ladite température de traitement et pour en séparer les métaux fondus. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite chambre de traitement 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que lesdites chicanes (8, 8', 8") sont constituées par des tôles planes dont l'angle par rapport à l'horizontale est inférieur à l'angle de talus naturel du calcin. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 a 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens (2) pour introduire le calcin à traiter dans la partie supérieure de ladite chambre de traitement (1) comprennent une bande transporteuse (6) suivie d'un organe (7) pour répartir le calcin sur toute la largeur de la chambre. g. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que ladite chambre de traitement verticale C1 > comprend en outre des moyens pour en extraire les fragments de calcin dont la granulométrie est inférieure à une valeur prédéterminée. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour extraire du calcin à traiter les fragments dont la granulométrie est inférieure à une valeur prédéterminée comprennent un canal vertical (3) contigu à ladite chambre de traitement C1), un passage de communication fermé par un crible C12) disposé obliquement entre ladite chambre de traitement (1) et la partie supérieure dudit canal (3), des moyens pour faire tomber sur ledit crible (12) le calcin introduit à la partie supérieure de ladite chambre de traitement (1), et des moyens (14) disposés à la base dudit canal (3) pour en évacuer le calcin qui l'a traversé. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour faire tomber sur ledit crible (12) le calcin introduit à la partie supérieure de ladite chambre de traitement (1) comprennent une chicane (8') formée par une tôle dont l'angle par rapport à l'horizontale est inférieur à l'angle de talus naturel du calcin et dont l'extrémité libre est située au-dessus dudit crible (12). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour soumettre le calcin à ladite température de traitement comprennent un caisson creux et incliné tel7) dans lequel glisse le calcin à traiter et dont l'intérieur est parcouru à contre-courant par des gaz de combustion CF). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comporte au bas dudit caisson une barre transversale de retenue (21) qui est fixée sur la face supé- rieure de la surface sur laquelle le calcin glisse, cependant que des perçages d'écoulement des métaux fondus (22) sont ménagés dans cette surface en amont de ladite barre (21), et qu'une goulotte d'évacuation des métaux fondus (24) est disposée au-dessous desdits perçages d'écoulement (22). 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé par le fait que ledit caisson (17) est divisé dans le sens de la hauteur en deux demi-caissons (17a, 17b) par une cloison Cl9) qui constitue la surface de glissement du calcin à traiter, qui comporte à son extrémité supérieure une large ouverture (20) pour le passage des gaz et sur la partie inférieure de laquelle est placée ladite barre transversale de retenue (21), cependant que des ouvertures (23, 23') sont ménagées dans ladite cloison (îg), en aval de ladite barre transversale de retenue, et dans le demi-caisson inférieur (17 b) pour le passage du calcin traité, et que ladite goulotte d'évacuation des métaux fondus (24) traverse transversalement ledit demi-caisson inférieur C17b).