Brevet FR2736284A1 — publié le 19970110

La présente invention consiste en un proccd ae traitement de cendres dans une installation d'incinération de déchets où lesdites cendres sont soumises a un traitement de lavage. Un procédé de ce type est connu du brevet européen FP- 0 522 919. Selon ce brevet, le procédé de traitement de déchets comprend: - une étape de séchage des déchets, - une étape de thermolyse, - une étape de déchloruration par lavage des solides issus de la thermolyse. Cette étape de lavage est réalisée dans un bac dit de lavage avec un agent de lavage tel que de l'eau. Ce bac peut être équipé de moyens de brassage. Ce lavage a pour objet d'éliminer les chlorures renfermés dans les résidus de thermolyse. La température de l'eau dans le bac, c'est à dire après mise en contact avec les solides se situe entre 20 et 100"C. Le mélange solides déchlorurés-eau est ensuite transféré du bac vers un séparateur des phases solides et liquides. La présente invention propose un perfectionnement de ce procédé de lavage qui permette d'extraire la fraction soluble plus efficacement tout en étant plus rapide et selon lequel ce traitement de lavage est composé d'au moins une étape de mélange des cendres et d'une solution aqueuse dans une machine modulaire comprenant au moins une vis entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau. Une machine de ce type est connue du document de brevet FR 2 601 380. Selon ce document, cette machine est destinée à la fabrication de combustibles mixtes à base de matières organiques et de matières hydrocarbonées. Cette machine a alors une fonction d'extrudeuse tout à fait différente de la fonction de lavage de cendres de la machine utilisée selon le procédé conforme à l'invention. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le procédé comporte au moins deux étapes se succédant en continu dans ladite machine dont la vis est munie de filets de pas variable. De préférence, lesdites étapes comprennent au moins - une étape de mélange des cendres et de la solution aqueuse, - une étape de compression, - une étape de malaxage sous pression avec évacuation de la solution aqueuse, - une étape de décompression. Ladite étape de compression peut comprendre également un traitement thermique du mélange. Ladite étape de malaxage peut comprendre également un traitement thermique du mélange. Avantageusement, une étape de régulation du débit et de la pression est intercalée entre l'étape de malaxage et l'étape de décompression. La solution aqueuse peut avoir un pH acide ou basique. Le traitement de lavage à pH basique peut être suivi d'un second traitement de lavage à pH acide, dans la même machine modulaire. Le traitement de lavage peut être suivi d'un traitement de finition de modification du pH, dans la même machine modulaire. Des composés tensioactifs ou des solvants peuvent être ajoutés lors de l'étape de mélange. Lesdites cendres peuvent être des résidus solides de combustion en sortie d'un four de combustion ou des cendres volantes contenues dans le gaz de combustion sortant d'un four de combustion. L'invention concerne également une machine pour la mise en oeuvre du procédé constituée d'un dispositif comprenant au moins une vis entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau muni de moyens d'introduction des cendres, ladite vis étant constituée de sections accolées munies d'organes de transport et de traitement spécifique déterminant des zones successives correspondant auxdites étapes. Elle comprend au moins - une zone de mélange des cendres et de la solution aqueuse, - une zone de mise de compression, - une zone de malaxage sous pression et d'évacuation de la solution aqueuse, - une zone de décompression. Cette machine permet de soumettre les cendres à plusieurs étapes de traitement de façon continue. Elle est de plus modulaire ce qui permet d'associer au moins deux machines analogues pour réaliser plusieurs traitements de lavage successifs. Le fourreau présente à son extrémité amont une trémie d'introduction des cendres. Le fourreau présente à proximité de son extrémité amont un conduit d'introduction de la solution aqueuse. Le fourreau présente à l'extrémité aval de la zone de malaxage des orifices d'évacuation de la solution aqueuse. Le fourreau peut être équipé d'un dispositif de chauffage dans les zones de compression et de malaxage. L'invention concerne enfin un procédé de traitement de déchets comportant - une étape de combustion des déchets, - une étape de broyage des résidus de combustion, de préférence à une granulométrie d'environ 50 microns - une étape de lavage des résidus de combustion broyés selon le procédé précédent. Avantageusement, l'étape de broyage et l'étape de mélange des cendres et de la solution aqueuse sont confondues. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale verticale d'une machine conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale horizontale de cette même machine. La figure 3 est une vue en coupe longitudinal verticale d'une variante de réalisation d'une machine conforme à l'invention. Le procédé de traitement de cendres conforme à l'invention est destiné à être appliqué dans une installation d'incinération de déchets où les cendres sont soumises à un traitement de lavage afin de réaliser une extraction de la fraction soluble. Cette extraction est utile autant pour les résidus solides de combustion en sortie d'un four de combustion que pour les cendres volantes contenues dans le gaz de combustion sortant d'un four de combustion. Selon un mode de réalisation préféré concernant les résidus solides ou mâchefers en sortie d'un four de combustion, le procédé de traitement de déchets comporte - une étape de combustion des déchets, par exemple dans un four tournant - une étape de broyage des résidus de combustion, de préférence à une granulométrie d'environ 50 microns, - une étape de lavage des résidus de combustion broyés. Avantageusement, l'étape de broyage est intégrée à l'étape de lavage des cendres, comme il sera vu plus loin. Ce traitement de lavage est composé de préférence d'au moins deux étapes se succédant en continu dans une machine modulaire 1 comprenant au moins une vis 2 entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau 4 et munie de filets à pas variable. De préférence, cette machine 1 représentée sur les figures 1 et 2 comprend au moins deux vis 2, 3 rotatives dans le même sens ou dans le sens contraire, selon l'exemple représenté rotatives dans le même sens, et copénétrantes entraînées en rotation à l'intérieur d'un fourreau 4 cylindrique et muni de moyens d'introduction des cendres, de préférence une trémie 5 située à l'extrémité amont du fourreau 4, lesdites vis 2, 3 étant constituées chacune de sections accolées munies d'organes de transport et de traitement spécifique, avantageusement des filets de pas variable, déterminant des zones successives à savoir - une zone A de mélange des cendres et de la solution aqueuse, - une zone B de mise de compression, - une zone C de malaxage sous pression et d'évacuation de la solution aqueuse, - une zone E de décompression. Dans la zone A, la machine 1 comporte une conduite d'introduction 6 de la solution aqueuse et d'éventuels composés tensioactifs ou de solvants située à proximité de l'extrémité amont du fourreau et la section de vis 2A, 3A correspondante est pourvue de filets à pas PA sensiblement constant assurant le mélange des cendres et de la solution aqueuse. Avantageusement, grâce à une adaptation du profil des filets, par exemple en utilisant des filets de forte épaisseur, il est également réalisé dans la zone A un broyage des cendres. Dans la zone B, la section de vis 2B, 3B présente un filet se resserrant progressivement vers l'aval afin d'assurer la compression du mélange. Dans la zone C, la section de vis 2C, 3C présente un filet de pas sensiblement constant PC inférieur à PA afin d'assurer un malaxage sous pression du mélange de cendres et de solution aqueuse. Cette zone C présente également à son extrémité aval des orifices 7 d'évacuation de la solution aqueuse et au moins un évent 8 permettant le dégagement des vapeurs produites. Une zone D de régulation du débit et de la pression est intercalée entre la zone C de malaxage et la zone E de décompression. Dans cette zone D est réalisée une contrepression grâce à un filet 2D, 3D d'inclinaison inversée. Dans la zone E, la section de vis 2E, 3E présente un filet de pas PE se déserrant progressivement et sensiblement égal à PA en partie terminale. Cette zone E est pourvue d'un évent 9 et comporte à son extrémité aval un conduit de sortie 10 des cendres lavées. De plus, le fourreau 4 est équipé d'un dispositif de chauffage 11 dans les zones de compression B et de malaxage C. Ce dispositif de chauffage 11 peut consister en des résistances électriques ou en un circuit de gaz ou de liquide caloporteur. Cette machine 1 peut être utilisée pour effectuer un lavage des cendres avec une solution aqueuse à pH acide, par exemple en ajoutant dans la solution aqueuse de l'acide chlorhydrique ou des solutions acides venant du système de lavage des fumées. Dans ce cas, de préférence, elle sera dimensionnée pour obtenir les paramètres suivants: Température PH Temps Pression des solides séjour Zone A 100"C 3 10 sec. atmosph. Zone B 210 C 3 10 sec 20 bar Zone C 210-C 3 60 sec 20 bar Zone D 210ex 5 5 sec 20 bar Zone E 2100C 5 60 sec ~ atmosph Cette machine 1 peut également être utilisée pour effectuer un lavage des cendres avec une solution aqueuse à pH basique, par exemple en ajoutant dans la solution aqueuse de la soude ou des solutions basiques venant du système de lavage des fumées. Dans ce cas, de préférence, elle sera dimensionnée pour obtenir les paramètres suivants: Température PH I Temps Pression des solides séjour Zone A 100"C ~ > 10 10 sec. atmosph. Zone B 210'C > 10 10 sec 20 bar Zone C 210-C > 10 X 60 sec 20 bar Zone D 2l00C > 8 5 sec 20 bar Zone E 210C > 8 60 sec atmosph Sur la figure 3, est représentée un agencement de deux machines 1, 1' aboutées, à vis 2 et à fourreau 4 communs et permettant la réalisation d'un lavage à pH basique suivi en continu d'un lavage à pH acide ou d'un lavage à pH acide ou basique suivi d'un traitement de finition de modification du pH, afin de le mettre en conformité avec les valeurs imposées réglementairement. La machine 1 est identique à la machine décrite cidessus, à la différence près qu'elle ne comporte pas de conduit de sortie des cendres lavées dans sa zone E et qu'elle est ouverte à son extrémité aval. A cette extrémité est raccordée la machine 1' de constitution analogue c'est-à-dire comportant: - une zone de mélange F pourvue d'un conduit 6' d'introduction de solution aqueuse, - une zone G de compression équipée d'un dispositif de chauffage 11', - une zone H de malaxage sous pression également équipée du dispositif de chauffage 11' et pourvue d'orifices 7' d'évacuation de la solution aqueuse et d'un évent 8', - une zone I de régulation de la pression et du débit, - une zone J de décompression pourvue d'un conduit de sortie 10' des cendres lavées et d'un évent 9'. Cette machine réalisée grâce à l'association des machines 1, 1' modulaires peut être utilisée de plusieurs façons. Un lavage basique suivi d'un lavage acide peut être réalisé en injectant dans le conduit 6 une solution basique et dans le conduit 6' une solution acide. Dans ce cas, de préférence, la machine sera dimensionnée pour obtenir les paramètres suivants: Température PH Temps Pression des solides séjour Zone A 100'C > 10 10 sec. atmosph. Zone B 2100C > 10 10 sec 20 bar Zone C 210 C > 10 60 sec 20 bar Zone D 210'C > 8 5 sec 20 bar Zone E 210'C > 8 10 sec atmosph Zone F 210-C 3 10 sec atmosph Zone G 210'C 3 10 sec ~ 20 bar Zone H 210'C 3 60 sec 20 bar Zone I 210"C 5 5 sec 20 bar Zone J 210"C 5 60 sec atmosph L'on peut réaliser un lavage à solution acide suivi d'un traitement de finition destiné à relever le pH obtenu en fin de lavage. Dans ce cas, de préférence, la machine sera dimensionnée pour obtenir les paramètres suivants: Température PH Temps Pression des solides séjour Zone A 100"C 3 10 sec. atmosph. Zone B 210-C 3 10 sec 20 bar Zone C 210-C 3 60 sec 20 bar Zone D 210'C 5 5 sec 20 bar Zone E 210-C 5 10 sec atmosph Zone F 210-C > 5 10 sec atmosph Zone G 210'C > 5 10 sec 20 bar Zone H 210-C > 5 30 sec 20 bar Zone I 210 C > 5 5 sec 20 bar Zone J 210-C > 5 60 sec atmosph L'on peut réaliser un lavage à solution basique suivi d'un traitement de finition destiné à réduire le pH obtenu en fin de lavage. Dans ce cas, de préférence, la machine sera dimensionnée pour obtenir les paramètres suivants: Température PH Temps Pression des solides séjour Zone A 100 C > 10 10 sec. atmosph. Zone B 210'C > 10 10 sec 20 bar Zone C 210-C > 10 60 sec 20 bar Zone D 210'C > 8 5 sec 20 bar Zone E 210-C > 8 10 sec atmosph Zone F 210-C 8 10 sec atmosph Zone G 210 C 8 10 sec 20 bar Zone H 210-C 8 30 sec 20 bar Zone I 210 C 8 5 sec 20 bar Zone J 210 C 8 60 sec atmosph REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement de cendres dans une installation d'incinération de déchets où lesdites cendres sont soumises à un traitement de lavage, caractérisé en ce que ce traitement de lavage est composé d'au moins une étape de mélange des cendres et d'une solution aqueuse dans une machine modulaire (1) comprenant au moins une vis (2) entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau (4). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux étapes se succédant en continu dans ladite machine (1) dont la vis (2) est munie de filets de pas variable. 3) Procédé selon la revendication 2, lesdites étapes comprennent au moins - une étape (A) de mélange des cendres et de la solution aqueuse, - une étape (B) de compression, - une étape (C) de malaxage sous pression avec évacuation de la solution aqueuse, - une étape (E) de décompression. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite étape (B) de compression comprend également un traitement thermique du mélange. 5) Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite étape (C) de malaxage comprend également un traitement thermique du mélange. 6) Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'une étape (D) de régulation du débit et de la pression est intercalée entre l'étape (C) de malaxage et l'étape (E) de décompression. 7) Procédé selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que la solution aqueuse a un pH acide. 8) Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la température des solides, le pH, le temps de séjour et la pression sont définis selon le tableau ci-après Température PH Temps Pression des solides I séjour étape A 100 C 3 10 sec. atmosph. Etape B 210-C 3 10 sec 20 bar Etape C 210-C 3 60 sec 20 bar Etape D 210 C 5 5 sec 20 bar Etape E 210 C ~ 5 60 sec atmosph 9) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la solution aqueuse a un pH basique. 10) Procédé selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que la température des solides, le pH, le temps de séjour et la pression sont définis selon le tableau ci-après Température PH Temps Pression des solides séjour Etape A 100 C > 10 10 sec. atmosph. Etape B 210 C > 10 10 sec 20 bar Etape C 210'C > 10 60 sec 20 bar Etape D 210"C > 8 5 sec 20 bar Etape E 210"C > 8 60 sec atmosph 11) Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le traitement de lavage à pH basique est suivi d'un second traitement de lavage à pH acide, dans la même machine modulaire (1, 1'). 12) Procédé selon la revendication 7 ou 9, caractérisé en ce que le traitement de lavage est suivi d'un traitement de finition de modification du pH, dans la même machine modulaire (1, 1'). 13) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des composés tensioactifs ou des solvants sont ajoutés lors de l'étape (A) de mélange. 14) Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites cendres sont des résidus solides de combustion en sortie d'un four de combustion. 15) Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que lesdites cendres sont des cendres volantes contenues dans le gaz de combustion sortant d'un four de combustion. 16) Machine pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, constitué d'un dispositif comprenant au moins une vis (2, 3) entraînée en rotation à l'intérieur d'un fourreau (4) muni de moyens d'introduction des cendres, ladite vis (2, 3) étant constituée de sections accolées munies d'organes de transport et de traitement spécifique déterminant des zones successives correspondant auxdites étapes et caractérisée en ce qu'elle comprend au moins - une zone (A) de mélange des cendres et de la solution aqueuse, - une zone (B) de mise de compression, - une zone (C) de malaxage sous pression et d'évacuation de la solution aqueuse, - une zone (E) de décompression. 17) Machine selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'une zone (D) de régulation du débit et de la pression est intercalée entre la zone (C) de malaxage et la zone (E) de décompression. 18) Machine selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce que le fourreau (4) présente à son extrémité amont une trémie (5) d'introduction des cendres. 19) Machine selon la revendication 16, 17 ou 18, caractérisée en ce que le fourreau (4) présente à proximité de son extrémité amont un conduit (6) d'introduction de la solution aqueuse. 20) Machine selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisée en ce que le fourreau (4) présente à l'extrémité aval de la zone (C) de malaxage des orifices (7) d'évacuation de la solution aqueuse. 21) Machine selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisée en ce que le fourreau (4) est équipé d'un dispositif de chauffage (11) dans les zones de compression (B) et de malaxage (C). 22) Procédé de traitement de déchets caractérisé en ce qu'il comporte - une étape de combustion des déchets, - une étape de broyage des résidus de combustion, - une étape de lavage des résidus de combustion broyés selon le procédé conforme à l'une des revendications 1 à 15. 23) Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que les résidus sont broyés à une granulométrie d'environ 50 microns. 24) Procédé selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que l'étape de lavage est réalisé selon le procédé conforme à la revendication 3 et en ce que l'étape de broyage et l'étape (A) de mélange des cendres et de la solution aqueuse sont confondues.