Brevet FR2663019A1 — publié le 19911213

Procédé de préparation d'agglomérés solides à partir de boues minérales consistantes. L'invention concerne un procédé de préparation d'agglomérés solides à partir de boues minérales consistantes contenant jusqu'à 10 % environ de constituants organiques. Des boues de ce genre se forment notamment lorsque l'on drague des ports ou des fleuves et sont appelées également de la vase Leur substance sèche est constituée principalement de matières minérales et jusqu'à 10 % environ de matières organiques rapportées à la substance sèche Elles contiennent des métaux lourds, comme le plomb, le zinc, le cadmium, le chrome, etc Leur teneur en eau est en général supérieure à 60 % Par déshydratation, on peut certes abaisser la teneur en eau, mais elle est encore très grande. En raison de cette grande teneur en eau et de leur teneur en métaux lourds et en constituants organiques, ces boues posent des problèmes notables de mise à la décharge. Par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No 35 34 139, on connaît un procédé de fabrication d'agglomérés solides à partir de boue de ce genre, qui consiste à mélanger la boue à du produit recyclé et clinkérisé en grains fins et à la transformer dans des presses en pièces moulées ayant une teneur en eau de 60 à % Les pièces moulées humides sont chargées sur une grille mobile et sont traitées par des gaz chauds contenant de l'oxygène à une température de 500 à 9000 C, jusqu'à ce que les pièces moulées aient sensiblement la température des gaz chauds contenant de l'oxygène, mais sans dépasser cependant une température de 950 C Ensuite, les pièces moulées sont clinkérisées par des gaz chauds et contenant de l'oxygène à une température de 1100 à 11600 C Après avoir été sorti de la grille mobile, le matériau clinkérisé, sous forme de grains fins, est tamisé en tant que produit de recyclage et est recyclé Si cette quantité n'est pas suffisante, on fragmente du matériau clinkérisé à grains grossiers jusqu'à lui donner la finesse du produit recyclé L'axe longitudinal du produit moulé est plus grand que son axe transversal. Par la demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne sous le No 38 02 562, il est connu également de mélanger la boue consistante ayant une teneur en eau de 40 à 65 % à du produit recyclé sec, en un rapport tel que la teneur en eau du mélange soit de 20 à 30 % et que la teneur en constituants organiques, lors de la combustion complète dans la couche de produit, ne provoque pas le dépassement de la température de clinkérisation souhaitée Le mélange est mis sous forme de boulettes et les boulettes à vert sont chargées sur une grille mobile On envoi d'abord des gaz chauds et contenant de l'oxygène, à une température de 500 à 9000 C, à travers le lit de boulettes jusqu'à ce qu'au moins la couche supérieure du lit de boulettes soit portée à la température des gaz chauds et ensuite on envoie à travers le lit des gaz chauds et contenant de l'oxygène à une température de 1100 à 11600 C, jusqu'à ce que la couche supérieure du lit soit clinkérisée, puis on envoie à travers le lit des gaz froids Après avoir été enlevée de la grille mobile, la couche de produit clinkérisée est séparée de la couche sous-jacente Le matériau de la couche inférieure est fragmenté à la granulométrie nécessaire pour le produit de recyclage et est retourné à titre de produit recyclé. A la demande de brevet allemand P 38 09 358 8 on prépare, à partir du mélange de boue consistante et de produit recyclé sec, des boulettes ayant un petit diamètre et des boulettes ayant un grand diamètre On charge les boulettes ayant un petit diamètre en tant que couche inférieure et les boulettes ayant un grand diamètre en tant que couche supérieure sur la grille mobile Après avoir effectué le traitement thermique décrit ci-dessus, on tamise les boulettes ayant un grand diamètre et on les évacue en tant que production et on fragmente les boulettes ayant un petit diamètre pour leur donner la granulométrie du produit recyclé et on les recycle en tant que produit recyclé Par ce procédé, on peut obtenir une séparation propre de la couche supérieure et de la couche inférieure par simple tamisage. Mais il faut tamiser et recycler des fractions de boulettes à vert dont la granulométrie ne correspond pas à celle souhaitée pour la couche supérieure et pour la couche inférieure Il peut ainsi se produire des fluctuations dans l'humidité du mélange chargé dans les équipements de bouletage. L'invention vise à empêcher les fluctuations de la teneur en humidité du mélange, avant le façonnage et cependant à maintenir la bonne aptitude à se séparer de la couche supérieure et de la couche inférieure, après qu'elles ont été enlevées de la grille mobile. Ce problème est résolu, suivant l'invention, par un procédé qui consiste: a) à mélanger la boue consistante à du produit recyclé sec, en un rapport tel que la teneur en eau du mélange atteigne une valeur favorable à la fabrication de briquettes et que la teneur en constituants organiques des briquettes ne provoque pas, lors de la combustion complète dans la couche de produit sur une grille mobile un dépassement de la température de clinkérisation souhaitée, b) à fabriquer, à partir du mélange, des pièces moulées en morceaux de petite dimension et des briquettes en morceaux de grande dimension, c) à charger les pièces moulées en morceaux de petite dimension en tant que couche inférieure et les briquettes en morceaux de grande dimension en tant que couche supérieure sur la grille mobile, d) à envoyer, à travers le lit, des gaz chauds contenant de l'oxygène à une température de 500 à 9000 C, jusqu'à ce qu'au moins la couche la plus élevée du lit soit portée à la température des gaz chauds, e) à envoyer ensuite, à travers le lit, des gaz chauds contenant de l'oxygène à une température de 1100 à 11600 C, jusqu'à clinkérisation de la couche supérieure, f) à envoyer ensuite des gaz froids à travers le lit, g) après avoir vidé la grille mobile, à tamiser les briquettes clinkérisées en morceaux de grande dimension et à les évacuer en tant que production et à fragmenter les pièces moulées en morceaux de petite dimension à une granulométrie de recyclage, et à les recycler en tant que produit recyclé. La teneur en constituants organiques est rapportée à la boue sèche La fabrication des pièces moulées s'effectue, de préférence, dans des extrudeuses, la longueur des pièces moulées étant réglée par tronçonnage Pour des extrudats de section droite circulaire, l'épaisseur des pièces moulées est égale au diamètre des extrudats La préparation des pièces moulées peut s'effectuer aussi dans des calandres ou analogue On règle la dimension des morceaux de manière à pouvoir effectuer, lors du tamisage, une séparation impeccable de la couche supérieure et de la couche inférieure Les briquettes en morceaux de grande dimension peuvent être fabriquées par bouletage Lors de la fabrication de boulettes de grand diamètre, il se forme de petites quantités de boulettes dont le diamètre est supérieur ou est inférieur à la plage souhaitée, par rapport à la fabrication de boulettes de petit diamètre La boue consistante a, en général, une teneur en eau de 40 à 65 % Elle est mélangée à du produit recyclé sec en un rapport tel que la teneur en eau du mélange soit de 20 à 30 % environ et que la teneur en constituants organiques lors de la combustion complète dans la couche de produit, c'est-à-dire la couche la plus grossière tamisée, n'entraîne pas un dépassement de la température de clinkérisation souhaitée La préparation de pièces moulées peut -par rapport à la préparation de boulettes s'effectuer dans une plage d'humidité du mélange plus grande, sans abaisser de manière inadmissible la qualité des pièces moulées obtenues La compression peut s'effectuer sans addition d'eau Si, pour régler la teneur en eau souhaitée du mélange, on doit ajouter une quantité telle de produit recyclé sec que la teneur en constituants organiques combustibles du mélange devient trop petite, on peut ajouter du combustible au mélange Si, compte tenu de la teneur en constituants organiques du mélange, il faut ajouter tellement de produit de recyclage que la teneur en eau du mélange devient trop petite, on peut ajouter de l'eau au mélange La teneur maximum admissible en constituants organiques dépend du pouvoir calorifique des constituants organiques et de la température de combustion se produisant lors de sa combustion dans la couche supérieure évacuée ultérieurement comme produit clinkérisé Il ne faut pas dépasser, dans cette couche, la température maximum de clinkérisation souhaitée. La quantité du produit recyclé représente, suivant la teneur en eau et/ou la teneur en constituants organiques, de 100 à 350 % environ de la boue sèche La hauteur du lit sur la grille mobile peut être comprise entre 30 et 40 cm Comme couche inférieure, on charge une couche de grille en briquettes clinkérisées Le passage des gaz chauds de 500 à 9000 C s'effectue de haut en bas jusqu'à ce qu'au moins la couche supérieure soit portée à la température des gaz La température des gaz chauds est avantageusement choisie de façon qu'en fonction de la chaleur de combustion des constituants organiques de la couche supérieure, la température des pièces moulées ne dépasse pas 9500 C. L'aspiration des gaz, dans le lit, s'effectue avec une dépression de 8 à 20 mbar environ Ensuite, on fait passer des gaz chauds et contenant de l'oxygène à une température de 1100 à 11600 C à travers le lit, jusqu'à ce que la couche supérieure de briquettes grossières soit clinkérisée. L'aspiration de ces gaz s'effectue avec une dépression de 15 à 40 mbar environ On règle la température des gaz chauds et la durée du traitement de manière qu'il se produise une céramisation des pièces moulées dans la couche supérieure, tout en évitant autant que possible une scarification des constituants à bas point de fusion et une réduction des composés métalliques La plupart des métaux lourds sont fixés entièrement ou à plus de 90 % Le reste peut être séparé de l'effluent gazeux à relativement peu de frais Les constituants organiques de la couche supérieure sont pratiquement éliminés complètement La couche supérieure est clinkérisée si les pièces moulées inférieures de cette couche ont une température de 1100 à 11500 C environ Le refroidissement ultérieur du lit s'effectue en général au moyen d'air Après le tamisage, on fragmente les pièces moulées en morceaux de petite dimension à la granulométrie nécessaire pour le produit recyclé La fragmentation s'effectue à une granulométrie du produit recyclé inférieure à 1 mm Si la grille mobile fonctionne avec une couche de grille, la couche de grille est tamisée avant la fragmentation du produit recyclé Si la quantité de produit recyclé formé ne suffit pas, on fragmente en outre une partie adéquate du matériau clinkérisé Le rapport de la hauteur de couche des briquettes en morceaux de grande dimension à la hauteur de couche des produits moulés en morceaux de petite dimension sur la grille mobile est déterminé par la quantité nécessaire de produit recyclé, qui dépend de la teneur en eau et en constituants organiques de la boue La hauteur de couche des briquettes en morceaux de grande dimension, c'est- à-dire des briquettes constituant le produit, est maintenue entre 7 et 15 cm environ L'écart entre les deux dimensions de morceaux est choisi de manière à rendre possible un tamisage impeccable Avant le traitement du chargement par les gaz chauds et contenant de l'oxygène à une température de 500 à 900 C, on effectue avantageusement un séchage des briquettes par des gaz chauds Le séchage s'effectue avantageusement tout d'abord sous la forme d'un séchage sous pression, les gaz chauds étant refoulés de bas en haut, à travers le lit de chargement, et ensuite sous la forme d'un séchage par aspiration, les gaz chauds étant aspirés de haut en bas à travers le lit de chargement. Un mode de réalisation avantageux consiste à préparer les pièces moulées en morceaux de grande dimension par compression Dans ce cas, il ne se produit pas non plus, lors de la fabrication des pièces moulées en un morceau de grande dimension, de déclassé inférieur ou de déclassé supérieur qui doit être renvoyé au mélange. Un mode de réalisation avantageux réside dans le fait que le rapport de la longueur à l'épaisseur des pièces moulées est de 1:1 environ Pour ces pièces moulées provenant d'extrudats circulaires, le diamètre est égal à l'épaisseur et le rapport du diamètre à la longueur de l'extrudat doit être de 1:1 environ Pour des pièces moulées rectangulaires il suffit, pour avoir un bon tamisage, que le rapport de la longueur à la largeur soit de 1:1 environ Mais pour une bonne calcination, il est avantageux que tous les côtés aient la même longueur Pour des corps moulés par extrusion, il est plus avantageux que les corps moulés se trouvent dans une plage de la longueur au diamètre de par exemple 1,3 à 0,8, plutôt que dans une plage de 1 à 0,6 ou de 1,6 à 1. Un mode de réalisation avantageux consiste à soumettre les corps moulés à un traitement ultérieur au tonneau Grâce à ce traitement au tonneau, on arrondit les corps moulés On diminue ainsi l'usure sur les arêtes et on rend le rapport des dimensions des corps moulés. Suivant un mode de réalisation avantageux, le procédé consiste à fabriquer les pièces moulées en morceaux de petite dimension à une dimension des morceaux de 7 à Il mm et les briquettes en morceaux de grande dimension à une dimension des morceaux de 15 à 20 mm Avec des morceaux de cette dimension, on obtient de bons résultats de calcination et la différence entre les dimensions des morceaux permet une bonne séparation de la couche supérieure et de la couche inférieure Avantageusement, la préparation des corps moulés s'effectue d'abord dans la plage inférieure des dimensions des morceaux Les outils de compression ne doivent être changés que lorsque leurs ouvertures ont atteint par usure la plage supérieure des dimensions des morceaux La longueur des pièces moulées est alors choisie avantageusement au milieu, si elle est maintenue constante Il est encore plus recommandé d'adapter la longueur au diamètre variable. Suivant un mode de réalisation avantageux, le procédé consiste à fragmenter les pièces moulées en morceaux de petite dimension évacués de la grille mobile et tamisés jusqu'à une granulométrie de produit recyclé inférieure à 0,5 mm Cette granulométrie du produit recyclé donne des résultats particulièrement bons pour la préparation des briquettes, et donc pour le procédé dans son ensemble. Suivant un mode de réalisation préféré, le procédé consiste à tamiser une fraction ayant une granulométrie de 8 à 12 mm et à la recycler en tant que couche de grille. L'utilisation d'une couche de grille de cette granulométrie donne des résultats de fonctionnement particulièrement bons. L'invention sera illustrée, d'une manière plus précise, au moyen d'un exemple. Exemple L'exemple a été calculé au moyen des résultats d'essais de capacité pour une grille mobile. On mélange dans un mélangeur 22,7 t/h de vase de port ayant une teneur en eau de 43,8 %, à 25,5 t/h de produit recyclé Pour obtenir une teneur en humidité optimale à la préparation des briquettes, on élève la teneur en humidité du mélange par addition d'eau de 20,6 % à 25,5 % Dans une première extrudeuse, on fabrique de petites pièces moulées d'un diamètre de 10 mm et d'une longueur de 10 mm Dans une seconde extrudeuse, on fabrique des pièces moulées plus grandes d'un diamètre de 15 mm et d'une longueur de 15 mm. Aucun recyclage du déclassé inférieur ou du déclassé supérieur n'est nécessaire pour la préparation des pièces moulées On charge, sur une grille mobile, d'abord 5,9 t/h d'une couche de grille d'une granulométrie de 8 à 12 mm en une épaisseur de 5 cm Sur la couche de grille, on charge 36,4 t/h de pièces moulées petites au moyen d'une grille à rouleau, en une épaisseur de 24 cm Sur cette couche, on charge 15 t/h de pièces moulées plus grandes en une épaisseur de 8 cm au moyen d'une grille à rouleau Le matériau passant à travers la grille à rouleau est recyclé au mélangeur Le séchage du chargement s'effectue d'abord pendant 2 minutes dans un stade de séchage sous pression, puis pendant encore 2 minutes dans un stade de séchage avec aspiration Ensuite, on porte les pièces moulées de plus grande dimension de la couche supérieure en 7 minutes à 9000 C et on les maintient à cette température Ensuite, on porte les pièces moulées de plus grande dimension de la couche supérieure en 9 minutes à 11500 C et on les maintient à cette température La durée ultérieure de refroidissement est de 9 minutes Le refroidissement s'effectue au moyen d'air de refroidissement qui est refoulé de bas en haut, à travers le lit de chargement L'air de refroidissement réchauffé, provenant de la dernière partie de la zone de refroidissement, est refoulé en partie dans la zone de séchage sous pression de bas en haut à travers le chargement, puis est évacué avec la partie restante sous forme d'effluent L'air chaud de refroidissement, provenant de la première partie de la zone de refroidissement, est envoyé dans la zone de clinkérisation et dans la seconde zone de chauffage Une partie de l'effluent gazeux provenant de la zone de clinkérisation et de la dernière partie de la seconde zone de chauffage est aspirée dans la zone de séchage par aspiration et dans la première partie de la première zone de chauffage, de haut en bas en passant à travers le chargement L'effluent gazeux provenant de la zone de séchage par aspiration et de la première zone de chauffage, ainsi que les parties non recyclées de l'effluent gazeux provenant de la seconde zone de chauffage et de la zone de clinkérisation sont envoyés à une post-combustion On décharge de la grille mobile 41,9 t/h que l'on tamise dans un premier tamisage avec une dimension de maille du tamis de 12 mm On évacue à titre de production, ,5 t/h de pièces moulées ayant une granulométrie supérieure à 12 mm Le matériau inférieur à 12 mm est tamisé dans un second tamisage avec une ouverture de tamis de 8 mm Le matériau ayant une granulométrie inférieure à 8 mm est envoyé à titre de produit recyclé au broyeur de produit recyclé Le matériau ayant une granulométrie de 8 à 12 mm est retourné, à titre de couche de grille et tout excès éventuel est envoyé à titre de produit recyclé au broyeur de produit recyclé Il s'effectue dans le broyeur de produit recyclé une fragmentation jusqu'à une granulométrie inférieure à 0,5 mm. Les avantages de l'invention résident dans le fait que l'on peut maintenir une plage de dimensions des morceaux très étroite pour les deux dimensions de morceaux, que l'on peut maintenir la teneur en humidité du mélange, d'une part très constante et que, d'autre part, on peut accepter une plage d'humidité plus large pour la préparation de bonnes pièces moulées et que l'on peut obtenir une très bonne séparation de la couche supérieure et de la couche inférieure par tamisage. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation d'agglomérés solides à partir de boues minérales consistantes, contenant jusqu'à 10 % environ de constituants organiques, caractérisé en ce qu'il consiste: a) à mélanger la boue consistante à du produit recyclé sec, en un rapport tel que la teneur en eau du mélange atteigne une valeur favorable à la fabrication de briquettes et que la teneur en constituants organiques des briquettes ne provoque pas, lors de la combustion complète dans la couche de produit sur une grille mobile un dépassement de la température de clinkérisation souhaitée, b) à fabriquer, à partir du mélange, des pièces moulées en morceaux de petite dimension et des briquettes en morceaux de grande dimension, c) à charger les pièces moulées en morceaux de petite dimension en tant que couche inférieure et les briquettes en morceaux de grande dimension en tant que couche supérieure sur la grille mobile, d) à envoyer, à travers le lit, des gaz chauds contenant de l'oxygène à une température de 500 à 9000 C, jusqu'à ce qu'au moins la couche la plus élevée du lit soit portée à la température des gaz chauds, e) à envoyer ensuite, à travers le lit, des gaz chauds contenant de l'oxygène à une température de 1100 à 11600 C, jusqu'à clinkérisation de la couche supérieure, il f) à envoyer ensuite des gaz froids à travers le lit, g) après avoir vidé la grille mobile, à tamiser les briquettes clinkérisées en morceaux de grande dimension et à les évacuer en tant que production et à fragmenter les pièces moulées en morceaux de petite dimension à une granulométrie de recyclage, et à les recycler en tant que produit recyclé. 2 Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer les briquettes en morceaux de grande dimension par compression. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport de la longueur à l'épaisseur des briquettes moulées est 1:1 environ. 4 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre les pièces moulées à un traitement ultérieur au tonneau. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer les pièces moulées en morceaux de petite dimension à une dimension des morceaux de 7 à 11 mm et les briquettes en morceaux de grande dimension à une dimension des morceaux de 15 à 20 mm. 6 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à fragmenter les pièces moulées en morceaux de petite dimension évacuées de la grille mobile et tamisés jusqu'à une granulométrie de produit recyclé inférieure à 0,5 mm. 7 Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il consiste à tamiser une fraction ayant une granulométrie de 8 à 12 mm et à la recycler en tant que couche de grille.