Brevet FR2677663A1 — publié le 19921218

Combustibles de substitution et leur procédé d'élaboration à partir de composés non métalliques issus du broyage d'automobiles. La présente invention concerne de nouveaux combustibles OS de substitution et leur procédé d'élaboration à partir de composés non métalliques issus du broyage d'automobiles. Dans une approche généralement suivie actuellement, les véhicules usages sont broyés et soumis ensuite à des opérations de tris destinées à récupérer en particulier les métaux Il reste alors une phase communément appelée "stériles" et représentant 25 à % de l'épave constituée essentiellement de plastiques divers, de caoutchouc, de terre et de résidus métalliques La solution uti- lisée actuellement pour se débarrasser de cette phase est de l'enfouir, en particulier dans des centres d'enfouissement de classe II. L'augmentation du parc automobiles jointe au fait que la durée moyenne de vie de ces dernières est de dix ans a pour corollaire une augmentation considérable du nombre des épaves et par conséquent de la masse de stériles et, ce, d'autant plus que la proportion de matériaux non métalliques contenus dans les voitures augmente Ceci rend nécessaire d'envisager de nouveaux moyens permettant à la fois de préserver l'environnement et de valoriser ce type de déchets. Parmi les voies envisagées actuellement, on peut citer la transformation de ces "stériles" par pyrolyse, la gazéification à haute température, la glycolyse ou l'hydrolyse Des transforma- tions en combustibles ont également été envisagées. Toutefois, aucune solution satisfaisante n'a pu être retenue actuellement, faute de pouvoir allier des impératifs de respect de l'environnement à des impératifs de viabilité écono- mique. La demanderesse a maintenant mis au point un nouveau procédé particulièrement simple de traitement de ces déchets, donc économiquement viable, et permettant d'obtenir de nouveaux combus- tibles utilisables dans les industries grosses consommatrices d'énergie et en particulier dans les cimenteries. Un autre avantage du procédé mis au point par La deman- deresse est que La même Ligne de transformation pourra être utilisée dans des campagnes alternées pour le traitement des pneumatiques usagés. La présente invention concerne donc un procédé permettant de valoriser Le déchet constitué par les stériles d'automobiles en les transformant par un procédé particulièrement simple utilisant uniquement des étapes de broyage et de tri en des produits combus- tibles Elle concerne également l'installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Elle concerne aussi les nouveaux combustibles obtenus, combustibles qui peuvent trouver un débouché dans les industries grosses consommatrices d'énergie et notamment dans les cimenteries. Selon une caractéristique essentielle, le procédé de la présente invention consiste à cribler des composés non métalliques issus du broyage d'automobiles, dits "stériles", pour les amener à une granulométrie de L'ordre de 20 à 300 mm puis à les prébroyer, à éliminer la majorité des métaux magnétiques, puis à soumettre le produit débarrassé de la majorité des métaux magnétiques à une opération de tri conduisant à une fraction dite fraction lourde (I) et à une fraction dite fraction légère (II), puis à soumettre la fraction légère (II) à des opérations destinées à la débarrasser des poussières pour récupérer un premier type de produit utilisable comme combustible et à soumettre la fraction lourde CI) à une opération destinée à la débarrasser des métaux non ferreux puis à broyer le produit résultant et à le soumettre éventuellement à une opération de tri magnétique destinée à éliminer les métaux magné- tiques résiduels et à récupérer un deuxième type de produit utilisable comme combustible. L'invention sera décrite plus complètement dans la description qui va suivre faite en référence aux figures. La figure 1 représente schématiquement une installation type permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. La figure 2 représente schématiquement un dispositif permettant le stockage et l'introduction du combustible provenant de la fraction légère et son introduction dans un four de cimen- terie. Le produit traité par le procédé de la présente invention représente en poids actuellement environ 25 % du poids des épaves d'automobiles broyées, le reste constitué essentiellement de métaux ferreux et non ferreux ayant été récupéré au cours des opérations classiques de broyage et de tri Ce produit constitue ce qui est souvent appelé les "stériles" et que l'on désignera ici par "com- posés non métalliques issus du broyage des automobiles". Bien entendu, étant donné l'évolution de la constitution des automobiles, la proportion des composés non métalliques issus du broyage des automobiles ainsi que leur composition sont susceptibles de changer Actuellement, leur composition moyenne est la suivante: minéraux fins ( 39 %), mousses ( 21 %), métaux ( 3,5 %), polymères ( 7,3 %), caoutchouc ( 20 % dont une partie combinée avec des métaux ferreux), tissus et papiers ( 6 %), fils électriques ( 1, 5 %) Ces stériles ont une granulométrie comprise entre O et 300 mm. La première phase du procédé de L'invention consiste à faire subir à ces composés non métalliques issus du broyage des automobiles une première opération de criblage destinée à éliminer les particules fines de diamètre inférieur à 20 mm. Cette fraction éliminée sera soit enfouie dans des centres d'enfouissage de classe III, soit éventuellement valorisée en technique routière. C'est la fraction de granulométrie 20-300 mm qui est traitée dans l'installation représentée schématiquement sur la figure 1 On la désignera par la suite par RBA Cette fraction représente 70 % environ des composés non métalliques issus du broyage d'automobiles traités Le produit subit une première étape de prébroyage pour l'amener à une granulométrie inférieure à mm Cette étape est avantageusement réalisée dans un prébroyeur ( 1) du type rotor à lame. Le produit broyé est ensuite soumis à une étape magné- tique Cette étape est avantageusement réalisée sur un dispositif ( 2) de type tambour magnétique Au cours de cette étape, on élimine la majorité du fer, en particulier le fer non lié à du caoutchouc. La fraction éLiminée lors de cette étape et récupérée en ( 11) représente environ 5 à 10 % des RBA traités. Le reste est ensuite conduit vers un dispositif ( 3) permettant de réaliser un fractionnement du produit en fonction de la densité des constituants Avantageusement, ce dispositif ( 3) sera constitué d'un dispositif à cascade et complété par des cyclones ( 8, 9, 10) destinés à éliminer les poussières contenues dans la fraction Légère. On récupère à la sortie du dispositif à cascade une fraction (I) ou fraction lourde et une fraction (II) ou fraction Légère. Les deux fractions (I) et (II) représentent avantageuse- ment chacune de 45 à 52 % en poids par rapport aux RBA initiaux introduits en ( 1). La fraction (II) est ensuite traitée dans différentes étapes de cyclonage pour éLiminer les poussières en ( 16) et récu- en ( 15) un produit directement utilisable comme combustible. Dans le dispositif représenté sur La figure 1, on a représenté un dispositif comprenant plusieurs étages d'élimination des poussières Il est bien évident pour l'homme au métier qu'on peut concevoir d'autres dispositifs permettant d'éliminer les poussières et de récupérer un produit valorisab Le comme combus- tible. La fraction (I) est ensuite soumise, comme indiqué selon la f Lèche (a) en ( 4), à une opération destinée à éliminer les métaux non ferreux récupérés en ( 12) Cette fraction constituée essentiellement de métaux non ferreux représente environ de 1, 5 à 4 % en poids par rapport aux RBA introduits en ( 1) L'éLimination des métaux non ferreux est avantageusement réa Lisée dans un dispo- sitif utilisant un circuit inducteur, de préférence un appareil de type ANDRIN SMA 400. A la sortie du dispositif ( 4) et, après élimination des métaux non ferreux, on obtient un produit constitué essentiellement de caoutchouc, polymères et matières plastiques qui peut être stocké intermédiairement comme représenté en ( 5) sur la figure dans une trémie-tampon Le produit subit ensuite une étape de broyage, par exemple dans un granulateur du type granulateur à couteaux pour obtenir des particules inférieures à 5 mm. Le produit sortant du granulateur est ensuite soumis à une opération de tri magnétique en ( 7) destinée à éliminer les métaux ferreux résiduels Cette opération sera avantageusement effectuée en utilisant un dispositif de type overband. Les métaux ferreux résiduels sont récupérés en ( 13), tandis que le produit final est stocké en ( 14). Le produit récupéré en ( 14) constitue un deuxième type combustible selon l'invention. Comme on l'a dit précédemment, l'invention concerne éga- lement les produits résultant du procédé de l'invention décrit ci- dessus et, en particulier les produits récupérés en ( 14) et ( 15) qui constituent des combustibles utilisables dans des industries grosses consommatrices d'énergie du fait en particulier de leur pouvoir calorifique. En effet, la fraction lourde (I) conduit à un combustible présentant un pouvoir calorifique inférieur (PCI) d'environ 8 000 à 9 000 kcal/kg ( 33,448 106 à 37,629 106 J/kg) et la fraction légère (II) à un combustible dont le PCI est de l'ordre de 3 500 à 4 500 kcal/kg ( 14,6335 106 à 18,8145 106 J/kg). Ils sont tout particulièrement utilisables en cimenteries o l'on trouve, du fait de la température élevée de flamme, de la durée de séjour des gaz, de l'ambiance oxydante et du contact intime avec un milieu basique, des conditions optimales pour une épuration efficace. La réception de la fraction légère dans l'usine utilisa- trice type cimenterie est faite dans un silo, ou trémie, ou récep- tacle divers équipé spécialement pour tenir compte de la nature de cette fraction légère et permettant d'assurer l'extraction de ce réceptacle en évitant la formation de voûte. A cet effet, le réceptacle est avantageusement équipé d'un dispositif permettant le foisonnement du produit et son intro- duction dans une vis doseuse. La figure 2 représente un exemp Le de dispositif permet- tant L'introduction du combustible issu de La phase Légère II dans un four. IL apparait sur La figure 2 que Le réceptacle ( 20) du combustible issu de La phase Légère et provenant du stockage ( 15) représenté à La fiugre 1 est équipé à sa base d'un dispositif ( 21) assurant Le foisonnement du combustible à La base du réceptacle ( 20). Ce dispositif 21 est constitué d'un bras mobi Le qui tourne sur une so Le située au fond du réceptacle Ce bras crée un foisonnement Loca L du produit contenu dans Le réceptacle et Le produit foisonné peut tomber par un orifice situé au fond du récep- tac Le sans tassement dans un engin d'extraction, par exemp Le une vis sans fin ( 22), situé à L'extérieur du réceptacle proprement dit Le procédé évite La formation de "bouchon" dans La Ligne d'évacuation du produit. Le groupe motoréducteur ( 23, 24) permet de faire varier La fréquence de rotation de La vis sans fin. Le produit sortant de La vis sans fin ( 22) peut être stocké dans un sas intermédiaire ( 25) avant d'être introduit par L'intermédiaire de La tuyauterie ( 26) qui est alimentée en air comprimé et permet d'amener Le produit avec La vitesse requise vers La tuyère ( 27) d'introduction du combustible dans Le four. Aucun aménagement particulier du réceptacle du combus- tib Le issu de La fraction Lourde n'est nécessaire Comme Le combus- tib Le issu de La fraction Légère, ce Lui issu de La fraction Lourde, après avoir reçu une certaine vitesse après son extraction du réceptacle, est envoyé par une tuyère dans Le four de cimenterie au capot de chauffe et brûLe a Lors, Les résidus stéri Les se combinant à La matière qui se transforme dans Le four de cimenterie. En cimenterie, Les deux types de combustibles peuvent être uti Lisés au capot de chauffe, c'est-à-dire dans La zone La p Lus chaude du four ou en des points particuliers du four (gri L Le, préca Lcinateur). Un avantage supplémentaire du dispositif précédemment décrit pour La préparation de combustibles à partir de RBA est qu'il peut sans adaptation particulière être utilisé également pour la préparation de combustibles à partir de pneumatiques usagés. Dans ce cas, étant donné la nature du produit traité, on introduira directement les pneumatiques usagés dans le prébroyeur ( 1) Par ailleurs, il sera, comme indiqué sur la flèche (b), inutile de faire passer le produit (I) dans le dispositif ( 4) et l'on pourra l'envoyer directement dans le granulateur ( 6) après stockage intermédiaire éventuel dans la trémie-tampon ( 5). Bien entendu dans ce cas, les fractions légères et lourdes seront dans des proportions différentes de celles données précédemment pour le cas des RBA La poudrette obtenue pourra être avantageusement utilisée comme combustibles de substitution, notamment en cimenterie. REVENDICATIONS 1 Procédé de préparation de combustibles à partir de composés non métalliques résultant du broyage d'automobiles, caractérisé en ce qu'il consiste à cribler lesdits composés non métalliques résultant du broyage d'automobiles pour retenir une fraction de granulométrie comprise entre 20 et 300 mm, à les prébroyer, à éliminer la majorité des métaux magnétiques, puis à soumettre le produit débarrassé de la majorité des métaux magnétiques à une opération de tri conduisant à une fraction dite fraction lourde (I) et à une fraction dite fraction légère (II), puis à soumettre la fraction légère (II) à des opérations destinées à la débarrasser des poussières pour récupérer un premier type de produit utilisable comme combustible et à soumettre la fraction lourde (I) à une opération destinée à la débarrasser des métaux non ferreux, puis à broyer le produit résultant et à le soumettre éventuellement à une opération de tri magnétique destinée à éliminer les métaux magnétiques résiduels et enfin à récupérer un deuxième type de produit utilisable comme combustible. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la granulométrie moyenne du produit après l'étape de prébroyage est inférieure à 20 mm. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les fractions légère (I) et lourde (II) représentent chacune de 45 à 52 % par rapport au poids du produit récupéré à l'issue de la phase de criblage. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des étapes de stockage des produits combustibles issus des fractions lourde (I) et légère (II) en vue de leur introduction comme combustible dans un four. 5 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce que le combustible provenant de la fraction légère (II) est soumis à une étape de foisonnement dans une partie de son volume et d'extraction du produit soumis audit foisonnement avant d'être envoyé vers le four de combustion. 6 Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de criblage permettant de récupérer un produit de granulométrie comprise entre 20 et 300 mm à partir de composés non métalliques issus du broyage d'automobiles dont la granulomé- trie est comprise entre O et 300 mm, des moyens de prébroyage ( 1) des résidus issus de L'étape précédente de criblage, des moyens ( 2) d'élimination de la majorité des matériaux ferreux, en particulier des matériaux ferreux non liés à du caoutchouc, des moyens ( 3) permettant de fractionner le produit en deux fractions en fonction de la densité de leurs constituants, des moyens ( 8, 9, 10) de purification de la fraction légère, des moyens ( 4) d'élimination des métaux non ferreux de la fraction lourde, des moyens ( 6) de granulation de la fraction lourde débarassée des métaux non ferreux, des moyens ( 7) de tri magnétique du produit granulé, des moyens de récupération ( 14, 15) des combustibles. 7 Insta L Lation selon la revendication 6, caractérisée en ce que Le prébroyeur ( 1) est un prébroyeur du type rotor à lame. 8 Installation selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que les moyens ( 2) d'élimination des matériaux ferreux sont constitués par un tambour magnétique. 9 Installation selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les moyens ( 3) de fractionnement sont constitués par un dispositif à cascade. Installation selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisée en ce que les moyens ( 4) d'élimination des métaux non ferreux sont constitués par un dispositif comprenant un circuit inducteur. 11 Installation se Lon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que les moyens de granulation ( 6) sont consti- tués par un granulateur de type à couteaux. 12 Insta L Lation selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que les moyens de tri magnétique ( 7) sont cons- titués par un dispositif de type overband. 13 Insta L Lation pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de stockage du (ou des) combustibles et d'intro- duction du (ou des) combustibles dans le four de combustion. 14 Installation selon la revendication 13, caractérisée en ce que les moyens de stockage et d'introduction du combustible provenant de la fraction légère (II) sont constitués d'un réceptacle ( 20) présentant une ouverture à sa base et équipé à sa base de moyens ( 21) de foisonnement du combustible, de moyens d'extraction ( 22) dudit combustible préalablement foisonné et des moyens ( 26) destinés à conduire le combustible avec la vitesse requise vers une tuyère ( 27) d'introduction de ce dernier vers le four de combustion. 15 Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les moyens de foisonnement ( 21) sont constitués par un bras mobile. 16 Installation selon la revendication 14 ou 15, carac- térisée en ce que les moyens d'extraction ( 22) sont constitués par une vis sans fin. 17 Utilisation des combustibles obtenus à partir des composants non métalliques issus du broyage d'automobiles par le procédé selon l'une des revendications 1 à 5 ou en utilisant l'installation selon l'une des revendications 6 à 16 comme combus- tibles de substitution dans les industries grosses consommatrices d'énergie, notamment en cimenterie.