Brevet FR2751569A1 — publié le 19980130

La présente invention est relative à un procédé de retraitement des boues issues de la fabrication des bétons industriels. Elle vise notamment un procédé permettant, après retraitement, la réutilisation des boues et plus particulièrement la récupération des fractions solides en agrégats et en liants hydrauliques qui proviennent naturellement de l'utilisation des bétons lors des chantiers de construction, en vue de leur ré incorporation en amont du procédé de fabrication de ces bétons. La présente invention vise également une installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé. En effet, un béton de construction se décompose, outre la fraction aqueuse, d'une fraction solide en mélange qui comporte quant à elle un liant hydraulique, notamment des particules de ciment dont la taille est voisine de quelques dizaines de microns, des particules moyennes composées généralement de grains de silice dont le diamètre est compris entre 0 et 5 mm, et des agrégats tels des graviers dont le diamètre est compris dans une fourchette de 5 à 20 mm. La composition massique moyenne d'l m3 de béton comporte environ 130 kg d'eau, 400 kg de liant hydraulique 1.700 kg d'agrégats et on estime que pour une production de 50 000 m3 de béton, 2 000 m3 ne seront pas employés et seront rejetés et stockés en décharge. Ce produit est composé en fait de matière noble, et constitué essentiellement de liants hydrauliques et d'agrégats, qui s'ils étaient récupérés, pourraient être réutilisés en amont du procédé d'élaboration du béton. A l'heure actuelle, le béton est couramment livré sur son lieu d'utilisation en toupies qui sont vidées in situ et qu'il convient de nettoyer avant chaque rechargement. Ce type d'opération de lavage d'une toupie génère approximativement 200 1 de matière noble qui ne sont pas utilisés et classiquement rejetés à l'égout ou en zone de stockage (carrière, décharge etc...). La législation pour le respect de l'environnement, aussi bien au niveau national que communautaire, tend à limiter et à interdire pour le futur les rejets "sauvages" des boues issues des bétons. A l'heure actuelle, les "bétonniers" stockent dans des bassins de rétention ces boues qui, après décantation, sont récupérées dans un état semi-solide et compact, et stockées là encore en carrière et quelquefois réutilisées pour former des soubassements de chemins. Il n'existe pas à proprement parler de filières de récupération en vue de la réutilisation des matières nobles que l'on pourrait retirer de ces boues. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un procédé et une installation mettant en oeuvre ce procédé, qui permettent de recycler les boues issues des bétons en vue de leur réincorporation en amont du procédé d'élaboration du béton. A cet effet, le procédé de retraitement des boues issues d'un béton industriel, objet de l'invention, se caractérise en ce qu'il comporte - une étape de filtration au sein de laquelle les agrégats et les liants hydrauliques sont séparés, ainsi que les matières fines, - une étape de décantation au cours de laquelle les liants hydrauliques se déposent en de fines couches, - une étape d'homogénéisation au sein de laquelle la composition du mélange aqueux et de liants est adaptée, - une étape de transfert du mélange aqueux prélevé en aval de l'étape d'homogénéisation vers l'amont d'un procédé de réutilisation de ce mélange. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures - la figure 1 est une vue de dessus d'une installation mettant en oeuvre le procédé objet de l'invention - la figure 2 est une vue en élévation latérale de cette même installation. Selon un mode préféré de réalisation, le procédé objet de l'invention consiste tout d'abord en une étape de filtration au sein de laquelle un mélange aqueux de boues et d'agrégats est introduit à l'intérieur notamment d'un cylindre rotatif 1 muni d'au moins une ouverture permettant l'introduction dudit mélange. Le mélange aqueux de boues provient par exemple d'une toupie de camion que l'on vient de nettoyer en vue de récupérer notamment les 200 1 précédemment cités. Le cylindre rotatif 1, formant filtre, est muni intérieurement d'une toile 2, préférentiellement métallique, constituant le tamis ; la taille des mailles de ce tamis est choisie en fonction de la granulométrie des produits entrants, ce tamis devant laisser passer les particules de liants hydrauliques et arrêter les agrégats constitués de particules moyennes de sable et de graviers de diamètre plus important. Ce filtre 1 est pourvu également d'un organe de transport 3 permettant l'entrainement des particules d'agrégats retenues par le tamis du filtre vers un orifice de sortie 4, ces particules d'agrégats étant évacuées, notamment par un transporteur mécanique 5 ou à bande vers une unité de stockage 6 à partir de laquelle elles seront reprises vers le procédé d'élaboration du béton. L'organe de transport 3 disposé à l'intérieur du filtre 1 est d'une manière classique une vis sans fin, solidaire de la paroi interne du filtre si ce dernier est rotatif, et dans un autre mode de réalisation, cette vis sans fin est montée mobile en rotation à l'intérieur de ce filtre 1 si celui-ci est fixe. Bien entendu, cette filtration en vue de la séparation des agrégats et du liant hydraulique s'effectue dans un flux continu de circulation d'eau. En sortie de l'étape de filtration, il existe, d'une part une fraction d'agrégats nettoyée et qui est stockée en vue de sa récupération et de son utilisation ultérieures, et d'autre part une fraction noble, peu active, constituée essentiellement de liants hydrauliques (ciment). On entend par "actif" un ciment qui a perdu 80 % de sa cristallisation. Cette fraction noble est dirigée vers la deuxième étape du procédé objet de l'invention, qui consiste essentiellement en une phase de décantation. Les matières fines humides dites "boues" comportent environ 75 % de fines dérivées directes des liants hydrauliques actifs, et 25 % de sable fin. Ces fines sont déposées dans une unité de décantation 7. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, cette unité de décantation 7 dispose d'une surface utile importante car il est fondamental que les fines, au cours de l'opération de décantation, se déposent en une pluralité de couches formant des strates d'épaisseur la plus petite possible. En effet, étant donné que les particules de fines sont encore "actives" et donc que le processus de cristallisation est amorcé, il est capital que ces particules se déposent en de fines couches car s'il en était autrement, dans le cas de l'utilisation d'un bac de décantation de surface réduite, les particules "actives" auraient tendance à s'agglutiner naturellement et donc au cours du temps à former une croûte épaisse et très dure qui ne pourrait être exploitée ultérieurement. Les strates de liants hydrauliques sont reprises par un moyen de transport du type connu (pompe, transporteur mécanique, engin de manutention etc...) et dirigées vers la troisième étape du procédé objet de l'invention, constituée essentiellement par une phase dite d'homogénéisation. La phase d'homogénéisation consiste à mélanger intimement dans un milieu aqueux les particules provenant de la phase de décantation au sein d'une unité 8 formée notamment d'une cuve d'homogénéisation constituée notamment, d'une part d'un cylindre 9 statique et d'autre part d'un organe 10 de broyage rotatif à l'intérieur de cette cuve 9. Le mélange de particules à une composition moyenne comprise notamment entre 20 et 40 % d'extrait solide pour 80 à 60 % d'extrait liquide, est introduit par l'intermédiaire d'une trémie 11 au sein de la cuve 9 d'alimentation. La composition du mélange est préférentiellement voisine de 40 % en extrait solide et de 60 % d'extrait liquide, mais varie essentiellement en fonction des moyens choisis pour effectuer l'opération de transport entre la phase de décantation (décanteur 7) et la phase d'homogénéisation (homogénéisateur 8). La cuve 9 est pourvue intérieurement d'un organe 10 de broyage rotatif constitué essentiellement d'une pluralité de pales montées sur un arbre dont les extrémités sont guidées à l'intérieur de paliers placés dans la cuve 9, cet arbre étant directement entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur ou indirectement par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique. La phase d'homogénéisation broie les strates et rend les boues homogènes, permettant ainsi leur dosage en fonction du pourcentage de fines et d'eau, en vue de l'obtention d'un mélange de poids spécifique et de viscosité déterminé par l'utilisateur. Dans ce but, la cuve 9 est munie d'une pluralité de capteurs 12, notamment de viscosité, de masse, éventuellement asservis à un système automatisé en vue du réglage de la vitesse de rotation de l'organe 10 de broyage, et/ou de détermination de la quantité de matière entrante dans la trémie 11 d'alimentation, cette cuve étant montée sur essieux en vue de son transport éventuel. La cuve est en outre munie d'au moins un orifice de sortie pour l'évacuation du mélange homogénéisé en vue de sa reprise par un organe de transport 13 (de type connu tel une pompe). La quatrième étape du procédé consiste essentiellement en une phase de transport placée en aval de la phase d'homogénéisation et en amont du procédé d'élaboration du béton. Afin d'adapter la composition du mélange dans l'unité d'homogénéisation, il est parfois nécessaire, en fonction de la nature des strates introduites, de tamponner par un ajout de matière de composition déterminée. C'est pourquoi, l'installation de retraitement des boues comporte un certain nombre de bacs (non représentés sur les figures), chacun d'entre eux étant rempli de liants hydrauliques de nature déterminée, permettant ainsi par adjonction de ces derniers dans l'unité d'homogénéisation, un réglage optimal de la composition du mélange. L'invention telle que décrite précédemment offre de multiples avantages car elle permet, à partir de boues qui étaient autrefois stockées et non valorisées, de retirer une fraction d'agrégats et une fraction de liants hydrauliques qui seront réintroduits en amont du procédé d'élaboration du beton, réalisant ainsi une économie sur le coût initial en matière première, un gain pour le coût de l'étape de stockage qui n'est plus nécessaire, et par ailleurs étant donné que le produit réinjecté comprend essentiellement du liant hydraulique "semiactif", le béton fabriqué à partir de cette fraction possède des qualités mécaniques améliorées. Le procédé et l'installation décrits précédemment ne sont nullement limités au retraitement de boues issues de bétons, mais peuvent convenir aisément au retraitement de produits de carrière. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés cidessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé de retraitement des boues issues d'un béton industriel, caractérisé en ce qu'il comporte - une étape de filtration au sein de laquelle les agrégats et les liants hydrauliques sont séparés, ainsi que les matières fines, - une étape de décantation au cours de laquelle les liants hydrauliques se déposent en de fines couches, - une étape d'homogénéisation au sein de laquelle la composition du mélange aqueux et de liants est adaptée, - une étape de transfert du mélange aqueux prélevé en aval de l'étape d'homogénéisation vers l'amont d'un procédé de réutilisation de ce mélange. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il permet, durant la phase d'homogénéisation, de broyer les strates et de rendre les boues homogènes, permettant ainsi leur dosage en fonction du pourcentage de fines et d'eau, en vue de l'obtention d'un mélange de poids spécifique et de viscosité déterminé. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on adapte la composition du mélange dans l'unité d'homogénéisation (8), par un ajout de matière de composition déterminée, en fonction de la nature des strates introduites. 4 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité de séparation entre les fines et les agrégats, les fines étant dirigées vers une unité (7) de décantation, le mélange issu de cette dernière étant acheminé vers une unité (8) d'homogénéisation. 5 - Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'unité de séparation comporte un cylindre rotatif (1) muni d'au moins une ouverture permettant l'introduction d'un mélange, ce cylindre étant pourvu d'un tamis (2) et d'un organe de transport (3) permettant l'entraînement des particules d'agrégats retenues par le tamis (2) du filtre vers un orifice (4) de sortie, ces particules d'agrégats étant évacuées, notamment par un transporteur mécanique (5) ou à bande. 6 - Installation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'unité (7) de décantation dispose d'une surface utile suffisamment importante pour que les fines qui se déposent en une pluralité de couches forment des strates d'épaisseur la plus petite possible. 7 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'unité (8) d'homogénéisation est formée notamment d'une cuve constituée notamment, d'une part d'un cylindre statique (9) et d'autre part d'un organe (10) de broyage rotatif à l'intérieur de cette cuve. 8 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la cuve (9) est pourvue intérieurement d'un organe (10) de broyage rotatif constitué essentiellement d'une pluralité de pales montées sur un arbre dont les extrémités sont guidées à l'intérieur de paliers placés dans la cuve (9), cet arbre étant directement entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un moteur ou indirectement par l'intermédiaire d'une chaîne cinématique. 9 - Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la cuve (9) est munie d'une pluralité de capteurs (12), notamment de viscosité, de masse, éventuellement asservis à un système automatisé en vue du réglage de la vitesse de rotation de l'organe (10) de broyage, et/ou de détermination de la quantité de matière entrante dans la trémie (11) d'alimentation.