Brevet FR2699096A1 — publié le 19940617

Procédé et installation de fusion de cendres volantes La présente invention se rapporte aux procédés et aux installations de fusion des cendres volantes. Les cendres volantes sont constituées de poussières extrêmement fines de quelques microns. Elles sont extraites notamment des filtres installés sur les traitements de fumée des usines dans lesquelles se produit une combustion, par exemple d'une usine d'incinération. Ces cendres sont difficiles à traiter et notamment à fondre car, avant d'être soumise à une fusion, elles s'envolent d'elles-mêmes. L'invention y pallie par un procédé de fusion de cendres volantes, qui consiste à les ramollir avant de les déverser dans un bain fondu. On obtient ainsi un écoulement pâteux des cendres, qui les empêche de s'envoler. L'invention vise également une installation de fusion de cendres volantes, caractérisée en ce qu'elle comprend un four formant une chambre de réception d'un bain fondu et ayant une entrée au-dessus du niveau du bain, des moyens de chauffage destinés à maintenir le bain à l'état liquide, un dispositif de chargement des cendres volantes raccordé à l'entrée et une antichambre interposée entre l'entrée et la chambre et exposée à la chaleur dégagée par les moyens de chauffage. Les cendres introduites par le dispositif de chargement dans l'antichambre, y sont chauffées et ramollies par les moyens de chauffage avant de pouvoir prendre leur envol, sans pouvoir aller vers une sortie du four destinée aux gaz. L'antichambre peut être ménagée notamment dans la paroi réfractaire du four en regard des moyens de chauffage pénétrant dans le four, ces moyens de chauffage étant avantageusement des moyens de chauffage par rayonnement. Les moyens de chauffage peuvent être, par exemple, une torche plasma à arc transféré ou être constitués par un arc électrique jaillissant entre deux électrodes. La figure unique du dessin annexé est une vue en coupe schématique d'une installation suivant l'invention. L'installation comprend essentiellement un four 1 de fusion protégé intérieurement par un revêtement réfractaire. A la partie supérieure du four 1 sont prévus des moyens de chauffage qui peuvent être une simple électrode 2 ou une torche plasma 2 à arc transféré. Une électrode 3 de sole conjuguée de l'électrode 2 se trouve à la partie inférieure du four 1. Le four contient un bain 4 de cendres fondues jusqu'au niveau 5. Le four comporte en outre une sortie 6 pour les gaz allant vers une installation de traitement de fumée, et un déversoir 7 permettant au bain 5 fondu de se déverser vers un système de refroidissement permettant la vitrification. Dans la paroi du four 1 est ménagée une antichambre 8 dont le fond 9 est incliné de l'extérieur vers l'intérieur du four. La partie 10 la plus basse de l'antichambre 8 est à un niveau juste supérieur à la partie la plus élevée du déversoir 7 (par exemple cinq centimètres). Cette antichambre débouche dans une entrée 11 à laquelle est raccordé un dispositif de chargement des cendres volantes, constitué essentiellement d'une trémie 12 en-dessous de laquelle passe une vis 13 convoyeuse ou tout autre système pouvant véhiculer les cendres. L'électrode 2 est disposée sensiblement au même niveau que l'antichambre 8 et l'arc électrique y envoie ainsi de l'énergie rayonnante, de sorte que les cendres volantes, repoussées par la vis 13 dans l'antichambre 8, se ramollissent et se déversent à l'état pâteux dans le bain 4 sans possibilité de s'envoler dans la chambre et de s'échapper directement par la sortie 6. Le four est alimenté en régime continu par la vis 13 de chargement et il est purgé en régime continu. Les moyens de chauffage sont suffisants pour maintenir le bain à une température comprise entre 1200 et 16000C. Exemple: On vitrifie les cendres volantes d'une usine d'incinération de déchets urbains dans les conditions suivantes: 1. Caractéristiques du four Diamètre intérieur 800 mm Hauteur utile 200 mm Hauteur totale 890 mm Capacité de traitement 300 kg/h de cendres volantes Puissance électrique de chauffe 350 kw maxi Température maxi ambiante 16000C 2. Caractéristiques du procédé Préchauffage du four vide à 14000C Introduction des cendres par vis de chargement pendant une heure 300 kg/h Puissance électrique de fusion/ maintien 250 à 300 kw Fonctionnement du four pendant la fusion Pression: -2mm CE Température 14000C Coulée du vitrifiât pour évacuation - masse extraite environ 220kg/h de vitrifiât - masse volumique: 2,3 kg/m3 Gaz produit 80 kg/h REVENDICATIONS 1. Procédé de fusion de cendres volantes, caractérisé en ce qu'il consiste à les ramollir avant de les déverser dans un bain fondu. 2. Installation de fusion de cendres volantes, caractérisée en ce qu'elle comprend un four (1) formant une chambre de réception d'un bain (4) et ayant une entrée (11) au-dessus du niveau du bain, des moyens (2,3) de chauffage destinés à maintenir le bain (4) à l'état liquide, un dispositif (12,13) de chargement raccordé à l'entrée (11), et une antichambre (8) interposée entre l'entrée (11) et la chambre et exposée à la chaleur dégagée par les moyens (2,3) de chauffage. 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'antichambre (8) est constituée dans la paroi réfractaire du four (1). 4. Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'antichambre (8) a un fond (9) incliné de l'extérieur vers l'intérieur du four (1). 5. Installation suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le four comprend un déversoir (7) pour le bain (4) et la partie (10) la plus basse de l'antichambre (8) est à un niveau juste supérieur à la partie la plus élevée du déversoir (7).