Brevet FR2664169A1 — publié le 19920110

Procédé pour le traitement de résidus organiques toxiques L'invention concerne un procédé pour le traitement par pyrolyse de résidus comportant des parties organiques toxiques ou organo-toxiques, de préférénce d'objets d'usage courant qui ont été frac- tionnés et comportent en particulier des parties métal- liques, selon lequel on soumet les effluents gazeux de la pyrolyse et les résidus solides de la pyrolyse séparément à un traitement consécutif. On connaît un procédé, s'appliquant principa- -0 lement à des objets d'usage courant fabriqués de métaux, comme par exemple des réfrigérateurs, des lave-linge, des automobiles et analogues, selon lequel, à des fins de réutilisation, on opère un fractionnement mécanique, un tri et une séparation par induction (séparation de parties métalliques, en fer et cuivre par exemple) Avec ce type de récupération, il subsiste un composant résiduel formé principalement de matières plastiques, caoutchouc, verre, bois, céramique, textiles et autres groupes de différentes matières. Ces groupes de différentes matières du compo- sant résiduel sont en partie contaminés eux-mêmes par adjonction de liquides, comme par exemple d'agents de refroidissement ou de frigorigènes, d'huiles de toutes sortes et d'autres composés hydrocarburés Les sub- stances contaminées comprennent notamment des composés d'hydrocarbures polychlorés, des composés phényliques chlorés ainsi que ce que l'on appelle des dioxines et des furanes. Par l'article de Lieselotte Becker "Das umstrittene Konzept der Pyrolyse" dans la "S-Uddeutsche Zeitung du 16 Mars 1987, page 11 ", on connaît le trai- tement de résidus comportant des parties organo-toxiques par pyrolyse (à des tempérarures dans le domaine de 300 à 7000 C sous exclusion d'oxygène) et un post-traitement thermique des gaz effluents de la pyrolyse (à des températures au-delà de 10000 C) L'article propose une mise en décharge pour les résidus solides de la pyro- lyse. Or, comme les résidus de pyrolyse solides du type mentionné cidessus sont à traiter comme un déchet spécial d'après les règlements en vigueur, ils demandent une mise en décharge à part. Le but de l'invention est de créer un procédé par lequel les résidus solides de la pyrolyse soient décontaminés et préparés, en vue d'une élimination, de 0 manière que des parties quantitatives substantielles perdent leur caractère de déchet spécial et ne demandent plus à être mises en décharge, mais puissent être transformées en matières valables pouvant être utilisées économiquement ou en biens économiques. L 15 A cet effet, l'invention prévoit que l'on partage les résidus solides de la pyrolyse immédiatement après le processus de pyrolyse et alors qu'ils se trouvent encore dans l'atmosphère de pyrolyse (atmos- phère inerte, insuffisance d'oxygène), en au moins deux composants ayant des grosseurs de grain différentes, avec prédominance de la teneur en carbone dans le composant à grain fin et avec prédominance des parties inertes dans le composant à gros grain, et que, ensuite, on soumet les composants séparément à un abaissement de é 5 la température puis au traitement consécutif. Les composants résiduels du fractionnement des objets métalliques ont des grosseurs de grain ou de fragments allant de quelques micromètres jusqu'à plu- sieurs centaines de millimètres En particulier leurs composants à grain très fin sont facilement enflam- mables Ils renferment les éléments formateurs de pollutions organo-toxiques, par exemple des halogènes tels que le chlore en tant qu'éléments présents à l'état de trace, qui peuvent former, dans des réactions ulté-35 rieures avec d'autres matières à l'état de trace, par exemple des matières plastiques qui ont seulement subi un début de craquage, de nouveaux polluants organo- toxiques, comme par exemple des dioxines Les composants résiduels contiennent d'importantes parties métalliques, qui peuvent seulement être séparées par induction en partie Les composants résiduels ont en outre des teneurs considérables en carbone Ces caractéristiques et compositions subissent en permanence -de larges fluctuations, également à la suite du processus de pyrolyse Les résidus solides de la pyrolyse ne sont en aucune façon comparables à des cendres, par exemple des cendres volantes de grain défini, de composition homogène et de comportement analogue. Par le partage selon l'invention des résidus solides de la pyrolyse, réalisé par tamisage par exemple à l'intérieur même de l'atmosphère de pyrolyse et immédiatement à la suite de l'opération de transport pendant le processus de pyrolyse, par exemple dans un tambour tournant, on obtient une division en un com- posant à gros grain et un composant à grain fin Ce dernier présente des parties carbonées nettement plus importantes, tandis que les parties inertes dominent dans le composant à gros grain La séparation s'effectue alors que les résidus solides de la pyrolyse sont à l'état chaud et fluide et que l'atmosphère inerte empêche l'allumage ou l'inflammation du grain fin Les composants sont ensuite soumis séparément à un traite- ment consécutif. Pour ce qui concerne le traitement consécutif du composant à gros grain, un mode de mise en oeuvre de l'invention prévoit que l'on sasse ce composant à gros grain de façon étanche au gaz hors de l'atmosphère de pyrolyse et on le réduit ensuite brusquement de la température de pyrolyse à une température inférieure à une plage de température permettant une formation35 régénérazive de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on opère après cela une répartition en une partie métallique et une partie inerte pauvre en métal. -Le refroidissement ultrarapide ou refroidis- sement de choc, à partir de la température de pyrolyse généralement supérieure à 6000 C jusque dans une plage de température qui est de préférence inférieure à 1000 C, s'effectue en quelques secondes seulement Il peut s'effectuer par refroidissement direct au moyen d'eau fraîche par exemple et/ou d'eau épurée du processus Ce refroidissement de choc évite la formation régénérative de polluants organo-toxiques en présence d'oxygène dans le gros grain Cette régénération peut avoir lieu seulement dans un domaine de température compris entre environ 400 et 1500 C et nécessite un temps de réaction de plusieurs minutes A des températires inférieures à 1001 C environ, elle ne se produit plus. On fait passer ensuite le gros grain refroidi et humide sur un tamis d'égouttage par exemple, par lequel il est débarrassé de l'au de refroidissement dans une large mesure L'eau séparée peut être réintroduite dans le processus. Le gros grain ainsi déshydraté, peut être soumis à une induction par des électroaimants à courants de Foucault et les parties métalliques se prêtant à une séparation par induction, peuvent ainsi être extraites. Les parties métalliques sont amenées ensuite à un processus de flottation de métaux qui trie les métaux en plusieurs sortes La partie inerte restante du gros grain, qui est pauvre en métal, est de préférence chargée dans une trémie ou un silo en vue du traitement consécutif La partie inerte représente l'un des compo- sants finaux désirés, utilisables économiquement. Pour ce qui concerne le traitement consécutif du composant à grain f in, un mode de mise en oeuvre de l'invention prévoit que l'on refroidit ce composant à grain fin lentement de la température de pyrolyse et à l'intérieur de l'atmosphère de pyrolyse, à une tempéra- ture inférieure à une plage de température permettant -une formation régénérative de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on sasse ensuite le composant à grain fin de façon étanche hors de l'atmos- phère de pyrolyse puis on opère éventuellement une répartition supplémentaire en un composant combustible à haute valeur calorique et un composant inerte. Le refroidissement s'effectue de préférence indirectement dans un échangeur de chaleur et jusqu'à une plage de température inférieure à 1001 C En procé- dant ainsi, on conserve le caractère fluide du composant à grain fin, mais on empêche la formation régénérative de polluants organo-toxiques par suite de l'insuffisance d'oxygène dans l'atmosphère de pyrolyse. Avant son refroidissement, on peut ajouter au composant à grain fin de la poussière chaude éliminée, provenant d'un dépoussiérage du gaz de pyrolyse prévu éventuellement avant la post-combustion thermique de ce gaz Ainsi, la poussière ne quitte pas l'atmosphère de pyrolyse. Après l'opération de refroidissement, le composant à grain fin et la poussière sont sassés de façon étanche au gaz hors de l'atmosphère de pyrolyse. Une inflammation et une formation régénérative de polluants organo-toxiques dans le composant à grain fin refroidi, ne sont plus possibles dès lors en raison de la basse température. Le composant à grain fin et la poussière refroidis sont soumis à une nouvelle séparation granulo- métrique (maille de séparation très au-dessous d'un mm). Cette séparation est opérée par exemple par micro- tamisage ou, de préférence, par un séparateur à vent. En appliquant cette dernière solution, on peut utiliser du gaz du processus refroidi et recyclé en tant que gaz de séparation La postséparation granulométrique retire du grain fin un composant à grain très fin, lequel présente de nouveau des teneurs en carbone bien plus élevées que le composant à grain fin résiduel et plus gros, dans lequel prédominent les parties inertes. Le flux plus grossier et inerte du grain fin, peut être envoyé ensuite à un silo pour gros grain inerte Le flux de grain très f in, riche en carbone, peut également être ensilé Il a le caractère d'un combustible solide et représente l'autre composant final désiré et utilisable économiquement. Les deux flux de grain fin peuvent être soumis, avant leur ensilage, à une séparation des métaux par induction, et la partie métallique séparée peut être décomposée en plusieurs sortes dans un processus de flottation de métaux. Le résidu solide de la pyrolyse est ainsi décomposé finalement si l'on ne tient pas compte des métaux séparés en deux groupes de matières économi- quement utiles, à savoir une fraction granulométrique très fine, riche en carbone, et une fraction fine et grossière pauvre en carbone Les deux fractions sont largement débarrassées de métaux susceptibles d'être séparés par induction L'élimination des déchets procure ainsi des matières résiduelles économiquement utili- sables Le gros grain et le grain fin relativement grossier sont utilisables, par exemple, en tant que matériau de remplissage ou de construction dans la construction de routes et dans le génie civil Le processus de pyrolyse et le refroidissement de choc assurent que ce matériau soit exempt de parties orga- niques et de polluants organo-toxiques et qu'il possède un caractère inerte La séparation avec échelonnement granulométrique des composants pauvres en carbone assure une pauvreté en carbone (limite supérieure de la teneur en carbone inférieure ou égale à 5 % environ). La séparation avec échelonnement granulomé- trique garantit en outre la limitation de la teneur en constituants à grain très fin/poussière susceptibles de gonfler. La séparation de métaux par induction assure que le matériau soit pauvre en métaux susceptibles d'être séparés par induction. Le composant résiduel à grain très fin est utilisable, par exemple, en tant que combustible solide dans des chauffages directs au charbon pulvérisé, sans séparation de cendres. Dans une telle application, la séparation granulométrique sélective du composant riche en carbone, garantit un pouvoir calorifique suffisamment élevé La séparation de métaux par induction et l'extraction du grain très fin garantissent que le matériau soit pauvre en métaux augmentant l'usure par broyage et soit à grain aussi fin que possible. Par le refroidissement dans l'atmosphère de pyrolyse inerte, on obtient que le matériau soit exempt de parties organo-toxiques polluant le gaz de combus- tion. Le processus de pyrolyse confère un comporte- ment uniforme définissable quant aux cendres, ce qui influe sur la qualité du produit. Il est particulièrement avantageux que l'ap- plication du procédé selon l'invention fasse perdre le caractère de déchet et de substance nuisible aux résidus solides de la pyrolyse et décompose ces résidus en substances utiles réutilisables et que des formations régénératives de constituants organo-toxiques dans les résidus solides de la pyrolyse soient évitées. Le dessin annexé montre une représentation schématique d'un exemple de mise en oeuvre de l'inven- tion. Des résidus comportant des parties organo- toxiques, provenant par exemple d'installations de dilacération de métaux, sont amenés à un tambour de pyrolyse, représenté schématiquement, et sont exposés dans celui-ci à un processus de carbonisation à basse température sous atmosphère de pyrolyse (insuffisance d'oxygène, atmosphère inerte) Les résidus solides de la pyrolyse sont désignés par 2 L'atmosphère de pyrolyse est désignée par 3 Le gaz effluent de la pyrolyse, portant la référence 4, est amené à un dépoussiérage par cyclone 5 Le gaz de pyrolyse dépoussiéré 6 est envoyé à une post- combustion thermique par exemple La référence 7 désigne la poussière séparée Les résidus solides de la pyrolyse sont partagés, dans une machine à tamiser 8 et à l'intérieur de l'atmosphère de pyrolyse 3, en un composant 9 à gros grain et un composant 10 à grain fin. Ce dernier est refroidi indirectement, dans l'atmosphère de pyrolyse 3, au moyen d'un échangeur de chaleur 11 représenté schématiquement Le composant à gros grain est extrait à chaud de l'atmosphère de pyrolyse 3 par sassement puis soumis à un refroidissement de choc par de l'eau de refroidissement 12, donc par refroidissement direct Après avoir été refroidi, on fait passer le composant à gros grain 13 par un tamis d'égouttage 14. Le composant à gros grain déshydraté est désigné par 15. L'eau de refroidissement 16 est réintroduite dans le processus Un dispositif consécutif d'induction par courants de Foucault est désigné par 17 Les métaux 18 séparés par induction, sont amenés à un processus de flottation Le gros grain 19 pauvre en métal et inerte, -est introduit dans une trémie 20 pour la fraction inerte. Le composant 10 à grain fin lequel est refroidi lentement dans l'atmosphère de pyrolyse 3, à la différence du composant 9 à gros grain -, est sassé ensuite hors de l'atmosphère de pyrolyse 3 et envoyé au moyen d'un gaz de séparation (par exemple du gaz re- froidi du processus) à un séparateur 23 La référence 24 désigne le mélange de gaz du processus et de grain très fin Un filtre textile 25 sépare ensuite le gaz ayant servi à la séparation et le grain très fin Après avoir été débarrassé du grain très fin, le gaz de séparation 26 est réintroduit dans le processus 27 désigne le grain très fin riche en carbone, tandis qu'un grain fin inerte et plus grossier porte la référence 28 Du grain fin relativement grossier et pauvre en métal, désigné par 29, est introduit dans la trémie 20, tandis que du grain très fin riche en carbone et pauvre en métal, est envoyé dans une trémie 31 pour la fraction de grain très fin riche en carbone. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le traitement par pyrolyse de résidus comportant des parties organiques toxiques ou organo-toxiques, de préférence d'objets d'usage courant qui ont été fractionnés et comportent en particulier des parties métalliques, selon lequel on soumet les ef- fluents gazeux de la pyrolyse et les résidus solides de la pyrolyse séparément à un traitement consécutif, caractérisé en ce que l'on partage les résidus solides ( 2) de la pyrolyse immédiatement après le processus de pyrolyse et alors qu'ils se trouvent encore dans l'at- mosphère ( 3) de pyrolyse (atmosphère inerte, insuffi- sance d'oxygène), en au moins deux composants ayant des grosseurs de grain différentes, avec prédominance de la teneur en carbone dans le composant à grain fin ( 10) et avec prédominance des parties inertes dans le composant à gros grain ( 9), et que, ensuite, on soumet les compo- sants ( 9, 10) séparément à un abaissement de la tempé- rature puis au traitement consécutif. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sasse le composant à gros grain ( 9) de façon étanche au gaz hors de l'atmosphère de pyrolyse ( 3) et on le réduit ensuite brusquement de la température de pyrolyse à une température inférieure à une plage de température permettant une formation régénérative de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on opère après cela une répartition en une partie métallique ( 18) et une partie inerte ( 19) pauvre en métal. o 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'on refroidit le composant à grain fin ( 10) lentement de la température de pyrolyse et à l'intérieur de l'atmosphère de pyrolyse ( 3), à une température inférieure à une plage de température permettant une formation régénérative de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on sasse il ensuite le composant à grain fin ( 10) de façon étanche hors de l'atmosphère de pyrolyse ( 3) puis on opère éventuellement une répartition supplémentaire en un composant combustible à haute valeur calorique ( 27) et un composant inerte ( 28).