Brevet FR2686527A1 — publié le 19930730

L'invention concerne une installation de traitement de résidus de béton, et plus particulièrement une installation de recyclage des résidus et rebuts de béton frais provenant des centrales à béton. Le fonctionnement des installations de fabrication de béton, par exemple les centrales à béton fixes ou mobiles, ainsi que des dispositifs de rinçage des camions malaxeurs servant au transport du béton à partir des centrales à béton, s'accompagne toujours de la formation de résidus de béton non utilisés et de la production d'eaux usées. Ces résidus et sousproduits de la fabrication du béton diminuent le rendement de la fabrication du béton et posent des problèmes de pollution. Ainsi le rinçage de camions malaxeurs par les techniques classiques peuvent produire, outre des eaux polluées, des accumulations de résidus de béton représentant plus de 4% de la production de béton. Il est donc apparu souhaitable de réduire la formation des résidus et de limiter la pollution, notamment celle résultant des eaux usées. Suivant les techniques classiques, les résidus de bétons sont généralement récupérés dans des fosses de décantation, associées le cas échéant à des systèmes de séparation des granulats ou du sable. Le brevet européen EP-170.108 décrit une machine destinée à améliorer le rendement global de la fabrication du béton en limitant les pertes, au moyen d'un dispositif permettant de récupérer certains constituants du béton, dans une installation de rinçage de bétonnières, en vue d'une réutilisation ultérieure. Le dispositif comprend essentiellement une bande racleuse susceptible de pivoter pour plonger dans une fosse où sont déversés les résidus de rinçage des bétonnières, et permet de récupérer une partie du gravier et du sable contenus dans les résidus. Le brevet français FR-2.611.536 décrit une installation comportant un bac de réception des eaux de rinçage des cuves de camions malaxeurs, d'où les résidus sont amenés à une trémie comportant une vis décanteuse assurant l'extraction d'une partie du granulat présent dans les résidus. Les eaux chargées sont ensuite reprises dans une fosse, puis dirigées vers un cyclone pour être épurées. Les dispositifs connus, tels que ceux décrits ci-dessus, ne permettent cependant pas d'assurer un recyclage des constituants des résidus de bétons et ne limitent pas efficacement les sources de pollution. La présente invention a pour objet une installation permettant de séparer et récupérer les constituants des résidus et rebuts de béton frais provenant des centrales à béton ou des dispositifs de rinçage des camions malaxeurs transportant le béton. L'invention a également pour objet une installation permettant non seulement de récupérer les constituants des résidus et rebuts de béton, mais aussi de les réutiliser, procurant ainsi une amélioration sensible du rendement économique global des centrales à béton et une limitation de la pollution, notamment celle résultant des eaux de rinçage. L'installation conforme à la présente invention, permettant la récupération et le recyclage des constituants présents dans les résidus et rebuts de béton frais provenant des centrales à béton et des dispositifs de rinçage des camions malaxeurs transportant le béton, est du type comprenant au moins une vis extractrice inclinée tournant dans une trémie recevant les résidus de béton, et se distingue en ce que la vis extractrice comporte une spire pleine dans sa partie inférieure immergée dans la partie basse de la trémie, et une spire à ruban dans sa partie supérieure. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'installation comprend au moins une rampe d'aspersion d'eau disposée au-dessus de la partie supérieure de la vis, et comportant une pluralité d'orifices destinés à projeter de l'eau sur la partie haute de la vis. Les vis extractrices usuelles de la technique sont généralement soit à spire pleine, soit à spire à ruban. Dans le premier cas, la spire pleine est fixée, par exemple par soudage, sur un arbre creux ou plein, tandis que dans le deuxième cas, la spire est constituée par un filet hélicoïdal fixé à l'arbre en certains points de manière à laisser un espace entre le filet et l'arbre. Ces vis usuelles sont utilisées séparément les unes des autres mais n'ont pas été associées jusqu'à présent. La vis extractrice selon l'invention combine ces spires pleine et à ruban dans la forme spécifique indiquée ci-après. Il importe que la vis extractrice comporte une spire pleine dans sa partie plongeant dans les résidus de béton déversés dans la trémie afin d'assurer un fonctionnement satisfaisant. Suivant une forme avantageuse de réalisation de l'invention, la vis comporte de préférence une spire pleine sur le tiers inférieur et une spire à ruban sur les deux tiers supérieurs afin d'assurer une meilleure efficacité de séparation des granulats qui sont récupérés au sommet de l'auge de la trémie dans laquelle tourne la vis extractrice. On utilise de préférence des vis extractrices de diamètre compris entre 400 et 900 mm, et de pas compris entre 400 et 500 mm environ, suivant la dimension de l'installation. La vis extractrice ainsi disposée dans le fond de l'auge de la trémie, par son mouvement de rotation suivant son axe, assure la séparation et la remontée des granulats qui sont évacués par la goulotte située dans la partie haute de la trémie. Par contre, les eaux chargées se trouvant dans la partie basse de la trémie, sont déversées par une ou plusieurs canalisations, vers un ou plusieurs bassins d'agitation munis d'au moins un agitateur. Le trop-plein est ensuite dirigé vers des bassins de décantation. Dans les dispositifs classiques comportant une vis extractrice tournant dans le fond en forme d'auge d'une trémie ou d'un silo, il est souvent nécessaire de décentrer l'axe de la vis par rapport à celui de l'auge pour limiter l'usure par frottement. Au contraire, dans le dispositif de l'invention, la vis peut être parfaitement coaxiale avec l'auge, procurant ainsi une symétrie par rapport au plan vertical contenant l'axe. Cette disposition présente notamment l'avantage de permettre de faire tourner la vis extractrice à une vitesse relativement lente, de l'ordre de 10 à 20 trs/min, tandis que cette vitesse est généralement supérieure à 20 trs/min dans les dispositifs classiques. L'inclinaison de la vis extractrice doit être réglée de manière précise pour assurer un fonctionnement efficace de l'installation, et il est préférable qu'elle soit comprise entre 20 et 30 , et plus particulièrement entre 22 et 28 . Les essais effectués ont montré que si l'inclinaison est supérieure à 30 , les granulats présents dans les résidus ne peuvent pas être récupérés, tandis que si elle est inferieure à 20 , la séparation ne se fait pas efficacement. Suivant une première variante conforme à la présente invention, au moins une canalisation de trop-plein des eaux chargées se trouvant dans la partie basse de la trémie, est raccordée à un bassin d'agitation comportant au moins un agitateur. L'agitateur est de préférence un agitateur à hélice à axe vertical ou incliné, disposé de manière à produire un mouvement permanent et homogène des eaux chargées dans le bassin. La forme du bassin peut être quelconque, pourvu que la presque totalité du volume soit soumise à l'agitation. Conformément à une caractéristique avantageuse d'une deuxième variante conforme à la présente invention, les bassins d'agitation sont au nombre d'au moins deux, et de préférence trois, disposés en série, et comportent chacun au moins un agitateur rotatif à axe horizontal. De préférence, chaque bassin d'agitation comporte un seul agitateur rotatif à axe horizontal, ou plusieurs agitateurs montés parallèlement dans le même plan vertical, montés de telle sorte que l'hélice se trouve à proximité de la paroi, dans une position éloignée de l'axe du bassin cylindrique. Cette deuxième variante convient plus particulièrement aux bassins de dimensions relativement faibles, dont le volume ne dépasse pas 25 à 30 m3 environ, tandis que la première variante est adaptée aux bassins d'agitation de plus grande dimension. Le bassin d'agitation, ou le dernier bassin d'agitation lorsqu'il y en a plusieurs, est connecté à au moins un bassin de décantation, qui peut être de type connu. Les bassins de décantation peuvent être à fond plat ou incliné. De plus, une canalisation est prévue pour prélever de l'eau épurée du dernier bassin de décantation et l'amener, au moyen d'une pompe, dans le premier bassin d'agitation où elle est mélangée à l'eau chargée provenant du trop plein de la trémie réceptrice. Une deuxième canalisation permet de prélever également de l'eau épurée dans le dernier bassin de décantation, au moyen d'une deuxième pompe, pour l'amener à la rampe de pulvérisation d'eau sur la vis extractrice. Le cas échéant, une troisième canalisation peut être prévue pour prélever de l'eau épurée dans le dernier bassin de décantation, et amener cette eau, par une troisième pompe, à une station de lavage des camions malaxeurs, où elle est ensuite récupérée et ramenée vers le premier bassin de décantation. Une telle installation présente l'avantage d'assurer une excellente séparation des granulats des résidus du béton, qui sont ainsi lavés et débarrassés des particules de sable et de ciment, et peuvent être réutilisés, procurant ainsi une augmentation de 2 à 3% de la production de béton dans une centrale à béton classique. Elle permet aussi de recycler l'essentiel de l'eau de lavage et de rinçage de la centrale à béton et des camions malaxeurs et d'en réutiliser la plus grande partie dans la centrale à béton. L'invention est décrite plus en détail ci-après, en référence aux dessins annexés, relatifs à une forme préférentielle de réalisation, qui représentent Figure 1 : Une vue schématique de la vis extractrice dans la trémie. Figure 2 : Une coupe suivant A-A sur la figure 1. Figure 3 : Une coupe suivant B-B sur la figure 1. Figure 4 : Une vue en plan d'une installation complète conforme à la première variante de l'invention, comprenant une trémie à vis extractrice conforme à la figure 1, un bassin d'agitation et des bassins de décantation. Figure 5 : Une vue en plan d'une installation complète conforme à la deuxième variante de l'invention, comprenant une trémie à vis extractrice conforme à la figure 1, des bassins d'agitation et des bassins de décantation. Comme le montre la figure 1, l'installation selon l'invention comprend une trémie (1) comportant une partie réceptrice (2) se prolongeant par une auge (3) à fond hémicylindrique, dans laquelle peut tourner une vis extractrice (4), entraînée par un moteur, par exemple un motoréducteur électrique (5) de puissance égale à 7,5Kw tournant à environ 15 trs/min. Dans sa partie basse se trouvant dans la trémie réceptrice (2), la vis (4) comporte une spire pleine (6) se prolongeant par une spire à ruban (7) dans la partie supérieure de la vis. Le palier inférieur de la vis extractrice (4) est muni d'un dispositif d'étanchéité approprié (non représenté). L'ensemble est incliné d'environ 25 par rapport à l'horizontale au moyen d'une béquille (8), qui peut être amovible et/ou réglable pour faciliter la mise en place de l'installation. Comme le montrent les figures 1 et 2, l'arbre de la vis (4) est placé dans l'axe de l'auge (3), laissant un espace sensiblement constant entre le bord des spires et le fond hémisphérique de l'auge. Les rebuts de bétons et les eaux de rinçage provenant d'une centrale à béton ou des camions-malaxeurs sont déversés dans la partie réceptrice (2) de la trémie, suivant la flèche (9) sur la figure 1, tandis que les granulats lavés entraînés par la vis extractrice (4) sortent dans la partie haute, suivant la flèche (10), par la goulotte (11). La longueur de la vis peut être d'environ 6 m et la hauteur de la goulotte audessus du sol d'environ 2,5 m. Le diamètre des spires d'une vis telle que représentée sur la figure 1 est d'environ 600 mm et leur pas est de 450 mm. L'écartement entre le filet de la spire à ruban et le tube central de la vis est compris entre 120 et 240 mm, tandis que la distance séparant le bord de la spire et le fond de l'auge est d'environ 40 mm, mais peut être compris entre 20 et 60 mm. Deux rampes (12) de pulvérisation d'eau, alimentées par la canalisation (13), sont fixées dans la partie haute de l'auge, au-dessus de la spire à ruban de la vis (4) et comportent une pluralité d'orifices permettant de projeter de l'eau sur la spire de la vis. La pression de l'eau est d'environ 2 à 4 bars, avec un débit de l'ordre de 25 m3/heure. Ce débit peut varier entre 10 et 40 m3/heure environ. L'eau ainsi projetée sur la vis peut provenir soit d'une alimentation extérieure, soit du recyclage de l'eau récupérée comme indiqué ci-après. La figure 4 représente l'ensemble de l'installation suivant la première variante de réalisation conforme à la présente invention, comprenant un seul bassin d'agitation et plusieurs bassins de décantation consécutifs. Deux camions-malaxeurs (14) déversent leurs rebuts de béton, provenant du rinçage effectué au moyen des lances (15), par leur goulotte (16A), directement dans la partie réceptrice (2) de la trémie, à travers une grille (16). Le trop-plein d'eau chargée sortant de la trémie (1) est dirigé par les canalisations (17), disposées de part et d'autre de la trémie (une seule canalisation (17) est représentée sur la figure), jusqu'au bassin d'agitation (18) comportant deux agitateurs (24) à axe vertical La figure 5 représente l'ensemble de l'installation, réalisée conformément à la deuxième variante de l'invention, comprenant des bassins d'agitation et des bassins de décantation de l'eau de rinçage. Les deux camions-malaxeurs (14) déversent leurs rebuts de béton provenant du rinçage, par leur goulotte (16A), directement dans la partie réceptrice (2) de la trémie, à travers une grille (16). Le trop-plein d'eau chargée sort de la trémie (1) par les canalisations (17), comme indiqué sur la figure 4, qui la dirigent vers le premier bassin d'agitation (18'). Ce bassin (18'), de forme cylindrique, est raccordé à un deuxième bassin d'agitation (19) de mêmes dimensions, par trois canalisations (20) situées à trois hauteurs différentes, par exemple la première à proximité du fond, la deuxième à environ un tiers de la hauteur, et la troisième aux deux tiers environ de la hauteur du bassin, de telle sorte que l'eau chargée se trouvant dans le bassin (18') se déverse progressivement dans le bassin (19) lors du premier remplissage, et puisse ensuite circuler librement du premier vers le deuxième bassin. Un troisième bassin (21) identique aux deux premiers est raccordé au bassin (19) par des canalisations (22) situées sensiblement aux mêmes niveaux. L'eau chargée se trouvant dans les bassins (18'), (19) et (21), est brassée par des agitateurs rotatifs (24') à axe horizontal montés à proximité du bord du bassin. Chaque bassin comporte en général un agitateur. L'agitateur est du type à moteur submersible à entraînement direct, équipé d'une hélice de 20 à 60 cm de diamètre pouvant procurer un débit de 300 à 1600 m3/h. L'agitateur est placé de préférence à 50 cm environ du fond du bassin. Dans le cas du bassin unique (18), on utilise de préférence un agitateur à moteur submersible équipé d'une hélice de diamètre 60 cm fournissant un débit d'environ 1500 m3/h. Les bassins peuvent être réalisés sous forme de cuves cylindriques partiellement enterrées, dont les parois sont faites par empilement d'anneaux en béton préfabriqué armé, l'étanchéité étant assurée entre les anneaux au moyen de joints élastomères ou équivalents. Le diamètre des bassins est de 3 m environ et leur hauteur totale de 4 m environ, leur bord supérieur se trouvant à environ 1 m au-dessus du sol. Dans le cas de l'utilisation d'un bassin unique de grande dimension, celuici peut être réalisé par les techniques usuelles. Le troisième bassin d'agitation (21), de même que le bassin unique (18), comportent une sortie de trop plein (25) permettant à l'eau chargée de sortir du bassin et de se déverser, par une canalisation (26), dans le premier bassin de décantation (27). Celui-ci communique avec un deuxième bassin (28) par une ouverture pratiquée sur le bord supérieur de la paroi séparant les deux bassins. Le deuxième bassin de décantation (28) est lui-même séparé d'un troisième bassin (29) par une paroi comportant une ouverture dans son bord supérieur pour assurer le passage de l'eau au niveau de sa surface, entre les deux bassins. Enfin, le troisième bassin de décantation (29) communique, par une ouverture de trop plein, avec un quatrième bassin de décantation (30). Une canalisation (non représentée) permet de prélever de l'eau épurée dans le dernier bassin de décantation (30) pour l'amener, au moyen d'une pompe, dans le premier bassin d'agitation où elle est mélangée à l'eau chargée sortant de la trémie réceptrice (2) par le trop plein (17). Une deuxième canalisation (non représentée) permet de prélever de l'eau épurée dans le dernier bassin de décantation (30) pour l'amener, au moyen d'une deuxième pompe, jusqu'aux rampes (12) d'aspersion de la vis extractrice (4). Une vanne, placée en aval de cette deuxième pompe, permet d'amener aux rampes (12) soit l'eau provenant du bassin de décantation (30), soit de l'eau d'un réseau extérieur, ou de mélanger les deux sources d'alimentation en eau. En outre, une canalisation (non représentée) permet de prélever de l'eau chargée dans le premier bassin d'agitation (24') pour l'amener, au moyen d'une pompe, jusqu'à la lance de rinçage (15) des camions malaxeurs. Le fonctionnement de l'installation conforme à la présente invention est décrit en détail ci-après, en se référant au rinçage de camions malaxeurs. Bien entendu, le mode de fonctionnement reste le même lorsque l'installation est couplée directement à une centrale à béton pour assurer son rinçage. Les camions malaxeurs (14) se placent en marche arrière de part et d'autre de la trémie réceptrice (2) dont l'ouverture est munie de la grille (16). Le mouvement de rotation de la vis extractrice (4) est déclenché automatiquement par l'approche des camions malaxeurs par un dispositif usuel tel qu'un levier contacteur. L'intérieur des camions malaxeurs est rincé au moyen de l'eau projetée par les lances (15), alimentées soit par de l'eau provenant d'un réseau extérieur, soit par l'eau provenant du premier bassin d'agitation (18, 18'). Les rebuts de béton et l'eau de rinçage se déversent dans la trémie réceptrice (2) à travers la grille (16). La rotation de la vis (4) à une vitesse de 14 trs/min, grâce à la présence de la spire pleine combinée à la spire à ruban, couplée à la pulvérisation d'eau par les rampes (12), provoque la séparation des granulats et des fines particules de sable et de ciment; les granulats lavés sortent par la goulotte 10 (fig. 1) et l'eau très peu chargée qu'ils entraînent est ramenée par une canalisation vers le premier bassin de décantation (27). Les fines particules de sable et de ciment sont ramenées vers la partie réceptrice (2) de la trémie et entraînées, par la canalisation (17) de trop plein, vers le premier bassin d'agitation (18') où l'eau chargée de fines, additionnée de l'eau épurée provenant du dernier bassin de décantation (30), est brassée par l'agitateur (24') tournant à une vitesse procurant un débit d'environ 325 m3/h. Ce débit peut varier de 300 à 1600 m3/heure selon l'agitateur utilisé. Une partie de l'eau chargée se trouvant dans le premier bassin d'agitation (18') est utilisée pour alimenter les lances de rinçage (15) des camions malaxeurs. L'eau chargée, sous l'action des agitateurs, passe progressivement du premier bassin d'agitation (18'), au deuxième (19), puis au troisième bassin (21), et elle est ensuite amenée, par gravité, jusqu'au premier bassin de décan- tation (27). Le passage de l'eau dans la série des trois bassins d'agitation identiques assure une bonne homogénéité de l'eau partiellement chargée arrivant au bassin de décantation, ce qui améliore l'efficacité du fonctionnement de l'installation. Au fur et à mesure des passages d'un bassin de décantation au suivant, jusqu'au bassin (30), l'eau est épurée, et l'eau prélevée ensuite par les pompes dans le bassin de décantation (30) est suffisamment épurée pour pouvoir alors être utilisée pour alimenter une centrale à béton, et pour l'aspersion de la spire à ruban de la vis extractrice (4) tournant dans l'auge (3) de la trémie. REVENDICATIONS 1. Installation de récupération et de recyclage des constituants présents dans les résidus et rebuts de béton frais provenant des centrales à béton et dispositifs de rinçage des camions malaxeurs transportant le béton, comprenant au moins une vis extractrice inclinée tournant dans une trémie recevant les résidus de béton, caractérisée en ce que la vis extractrice comporte une spire pleine dans sa partie inférieure immergée dans la partie basse de la trémie, et une spire à ruban dans sa partie supérieure. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une rampe d'aspersion d'eau disposée au-dessus de la partie supérieure de la vis. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la vis extractrice comporte une spire pleine sur le tiers inférieur et une spire à ruban sur les deux tiers supérieurs. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'inclinaison de la vis extractrice est comprise entre 20 et 30 . 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie inférieure de la trémie est reliée par au moins une canalisation à au moins un bassin d'agitation muni d'au moins un agitateur. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les agitateurs sont des agitateurs rotatifs à axe horizontal. 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul bassin d'agitation muni d'au moins un agitateur à axe vertical. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le dernier bassin d'agitation est connecté à au moins un bassin de décantation. 9. Installation selon les revendications 2 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une canalisation permettant d'amener l'eau épurée du bassin de décantation jusqu'à la rampe d'aspersion.