Brevet FR2781701A1 — publié le 20000204

PROCEDE DE TRAITEMENT THERMIQUE DE COMPOSES SOUS FORME DE FIBRES La présente invention se rapporte à un procédé de traitement thermique de composés fibreux, tels que l'amiante, à un produit final issu de ce procédé et à une installation destinée à la mise en oeuvre de ce procédé. L'amiante est connu pour être un matériau que l'on a utilisé pendant plusieurs années pour ses propriétés physico-chimiques, telles que son inaltérabilité chimique et sa bonne tenue au feu. Son utilisation a été largement étendue dans plusieurs domaines tels que ceux de l'industrie chimique, le calorifugeage, etc. Les amiantes peuvent se classer suivant deux groupes cristallins: - les serpentines comprenant le chrysotile, l'antigorite et le lizardite, etc - les amphiboles comprenant essentiellement la crocidolite, l'anthophyllite et l'amosite. La composition chimique de ces deux groupes cristallins est constituée essentiellement de silice siO2 et de magnésie MgO. D'autres oxydes d'éléments tels que le fer, l'aluminium, peuvent être présents selon la nature de la fibre. La structure en forme de fibres des amiantes procure des effets pathogènes pour l'appareil respiratoire du corps humain. Dans la mesure o cette structure fibreuse existe à l'état moléculaire, toute manipulation mécanique de ce matériau entraîne des fractures longitudinales des fibres, sans cassures transversales. Ceci a pour conséquence la production de fibres de plus en plus fines, voire indiscernables à l'oeil nu, mais par contre de plus en plus toxiques pour les voies respiratoires, du fait de leur suspension aisée dans l'atmosphère. En effet, ces fibres de structure micrométrique pénètrent très facilement dans les voies respiratoires profondes des organismes humains et ne peuvent pas être éliminées par l'organisme. Aussi de nombreux travaux scientifiques destinés à rendre inertes les déchets d'amiante ont déjà été développés. Parmi ces travaux, il existe des procédés connus de traitement thermique à une température comprise entre environ 1200 à 1400 C. De tels procédés posent le sérieux inconvénient d'avoir des coûts de revient élevés du fait de la consommation importante d'énergie pour obtenir de telles températures de fusion. Aussi il subsiste le besoin d'un procédé de traitement thermique de composés fibreux à base de silice et de magnésie comprenant également des matières organiques, ledit procédé devant être économique, de mise en oeuvre aisée, et devant rendre inerte le composé fibreux. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement thermique de composés fibreux, d'origines diverses, à base de silice et de magnésie comprenant également des matières organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) mélanger intimement et de façon homogène le composé, à b) chauffer le mélange à une température allant d'environ 700 à 9000 C, puis à c) récupérer simultanément et séparément les gaz de combustion et le composé final inerte. Le procédé selon l'invention présente l'avantage de rendre non toxique, pour l'organisme humain, les produits sous forme de fibres, tels que l'amiante. Un autre avantage de l'invention est lié à la présence des matières organiques sur et dans le produit fibreux qui, de par leur nature combustible, permettent de limiter la consommation d'énergie lors de la combustion du composé fibreux. Par ailleurs, le procédé selon l'invention présente l'intérêt de ne pas utiliser d'additif quelconque pour rendre inerte des déchets d'amiante. Un second objet de l'invention est un produit obtenu suivant ce procédé. Enfin un dernier objet de l'invention est une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de traitement thermique. Le procédé de traitement consiste de préférence, en outre, à brûler les gaz de combustion puis à récupérer les fumées provenant de cette combustion. Selon ce procédé, les fumées peuvent être refroidies avant d'être filtrées. Leur filtration permet de récupérer de fines particules restantes du composé initial traité. Les fumées peuvent par la suite être neutralisées au moyen d'un réactif adsorbant avant d'être libérées dans l'atmosphère. De préférence, l'énergie calorifique des fumées traitées est récupérée en vue de son recyclage. Le composé fibreux initial traité selon le procédé de l'invention présente de préférence une structure cristalline choisie parmi celle des serpentines, des amphiboles et de leurs mélanges. Plus préférentiellement, le composé initial est de l'amiante. Le composé peut également être de la laine de roche, de la laine de verre ou un mélange de ces constituants. Le produit final obtenu selon l'invention peut se présenter sous forme d'un composé céramisé. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre & l'aide d'une installation caractérisée en ce qu'elle comprend un mélangeur de composés d'origines diverses, fibreux et organiques, relié par une canalisation à un four tournant, ledit four comprenant une arrivée d'air, une première sortie du produit issu du procédé et une second sortie des gaz de combustion. L'invention va maintenant être décrite à l'aide de la figure unique annexée et qui est uniquement fournie à titre illustratif. La figure représente une vue schématique des principales caractéristiques de l'installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. L'installation est représentée par la référence générale 1. Cette installation se décompose en une première partie 2 consistant à effectuer un traitement thermique du composé, et en une seconde partie 3 consistant à traiter les gaz issus de la combustion. Dans cet exemple, le composé à traiter est de l'amiante. L'amiante essentiellement constitué de silice et de magnésie comprend de plus une portion plus ou moins importante de matières organiques qui varie en fonction des origines de l'amiante. Le traitement thermique de l'amiante selon l'invention consiste à détruire sa structure fibreuse toxique. L'amiante d'origine diverse et sous forme de déchet, est introduit dans un mélangeur 4 dans lequel s'effectue un mélange régulier et homogène, avant d'être injecté dans un four tournant 5 à l'aide d'une canalisation 6. Le mélange régulier des déchets d'amiante permet le maintien d'une charge thermique constante dans le four 5. La température du four 5 est d'environ 900 C. Cette valeur de température permet non seulement de détruire, par combustion, la structure fibreuse de l'amiante mais également de brûler les matières organiques présentes. Du fait de la nocivité de l'amiante, le réceptacle 4 et le four 5 sont conçus pour éviter toute dispersion de poussière d'amiante vers l'extérieur. Le four 5 est chauffé à l'aide d'un premier brûleur 7 à gaz. La présence de matières organiques sur l'amiante permet de diminuer la consommation d'énergie puisque ces matières jouent un rôle important dans l'élévation de température du four 5. Le chargement des déchets d'amiante est continuellement contrôlé à l'aide de dispositifs connus (non représentés) qui permettent d'optimiser le rendement de la combustion tout en consommant très peu d'énergie. Cette optimisation est réalisée par un apport contrôlé des matières organiques, qui par conséquent permet de maintenir une température de combustion strictement inférieure à 1000 C. Les dimensions du premier brûleur 7 sont telles qu'elles permettent de chauffer initialement le four à une température d'environ 900 C avant toute introduction de déchets d'amiante, et par conséquent avant toute première combustion des matières organiques. La durée de séjour des déchets d'amiante dans le four 5, dans lequel la température est d'environ 900 C, est toujours supérieure à la durée nécessaire pour détruire la structure fibreuse de l'amiante. Les déchets restent environ une heure dans le four 5. Cette durée de séjour dans le four 5 est fonction de la puissance thermique volumique du four 5, ainsi que de la durée de séjour, dans le four 5, des gaz issus de la combustion. Un dispositif 8 d'injection d'air de combustion dans le four 5 est ajouté dans l'installation afin d'assurer la combustion des déchets organiques et de réguler la température en sortie du four 5. Les déchets d'amiante céramisés issus de la combustion sont ensuite collectés à une première sortie 9a du four puis sont évacués à l'aide d'un extracteur à garde hydraulique 10. Les gaz de combustion sont parallèlement collectés à une seconde sortie 9b du four 5. Ces gaz sont ensuite injectés dans une première chambre de combustion 11. Un second brûleur 12 à gaz permet d'élever la température de combustion des gaz à environ 1100 C dans le cas o les déchets initiaux d'amiante, avant traitement, comprennent plus de 1% de matières organiques halogénées. La présence de ce second brûleur 12 permet de s'assurer de la dégradation des substances halogénées nocives pour l'environnement. Une seconde chambre de combustion 13 est disposée à la sortie lla de la première chambre de combustion 11. Cette seconde chambre 13 assure une durée de séjour des gaz de combustion d'au moins 2 secondes, à une température d'environ 1100 C. A la sortie 13a de la seconde chambre 13, lesdits gaz sont ensuite injectés à l'aide d'une canalisation 14 dans un échangeur à rayonnement 15 cylindrique à double enveloppe fonctionnant à contre courant, dans lequel ils sont refroidis. Un dispositif de recyclage 16 d'au moins une partie de l'air chaud sortant de l'échangeur 15 est disposé à une première sortie 15a de l'échangeur 15. Ce recyclage d'air chaud permet d'augmenter la température de l'air de refroidissement à une température supérieure au point de rosée acide des gaz de combustion. Un réacteur à pulvérisation d'eau 17 est disposé à une seconde sortie 15b de l'échangeur 15. Ce réacteur 17 permet de diminuer la température des gaz à une valeur d'environ 200 C avant leur filtration. Un filtre à manches 18 est disposé à la sortie 17a du réacteur 17 et a pour fonction de capter toutes les particules microscopiques et/ou millimétriques d'amiante céramisé présentes dans les gaz de combustion. Ces fines particules sont collectées à une première sortie 18a du filtre 18, avant d'être injectées dans l'extracteur 10 à l'aide d'une canalisation 18c. Les résidus de déchets d'amiante obtenus selon le procédé de l'invention, et extraits de la présente installation sont ensuite mis en décharge classique. Les fonctions de la première partie 2, consistant à traiter thermiquement les déchets d'amiante, s'achèvent à l'issue de la collecte des fines particules d'amiante céramisé. Une second partie 3, consistant au traitement des gaz issus de la combustion, complète le traitement thermique des déchets d'amiante par la destruction complète des polluants gazeux éventuellement contenus dans les gaz de combustion. Cette seconde partie 3 comprend un moyen doseur 19 sous forme d'un réacteur de neutralisation disposé à une seconde sortie 18b du filtre 18. Ce réacteur 19 injecte un réactif neutralisant du type adsorbant, tels que charbon actif, chaux ou bicarbonate de soude, dans une canalisation 20 à l'aide d'une conduite 19a. La canalisation 20 relie la sortie 18b du filtre 18 et l'entrée d'un filtre à manches 21. Les gaz de combustion sont alors mis en contact avec le réactif de neutralisation dans la canalisation 20. Les sels issus de la réaction de neutralisation, et se trouvant dans les gaz de combustion, sont ensuite acheminés vers le filtre à manches 21 au moyen de la canalisation 20. Ces sels sont évacués du filtre 21 par une sortie 21a vers une installation d'élimination classique représentée dans son ensemble par la référence 25, alors que les gaz de combustion également, présents dans le filtre 21, sont évacués par une sortie 21b au moyen d'une canalisation 22 vers un ventilateur d'extraction 23. Ce ventilateur 23 permet, d'une part le maintien, de la dépression dans toute l'installation, et d'autre part l'évacuation des gaz issus du procédé de traitement thermique. Une cheminée 24 placée à la sortie 23a du ventilateur 23 permet l'évacuation des fumées neutralisées, vers l'atmosphère. Avant leur extraction définitive vers l'atmosphère, les fumées sont régulièrement analysées au moyen de dispositifs connus automatisés (non représentés), afin de contrôler la concentration et la nature des constituants éliminés. Cette analyse complémentaire garantit l'innocuité des fumées rejetées vers l'extérieur. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique de composés fibreux, d'origines diverses, à base de silice et de magnésie comprenant également des matières organiques, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) mélanger intimement et de façon homogène le composé, à b) chauffer le mélange à une température allant d'environ 700 à 900 C, puis à c) récupérer simultanément et séparément les gaz de combustion et le composé final inerte. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à a) brûler les gaz issus de la combustion, à b) récupérer des fumées provenant de la combustion desdits gaz, à c) refroidir lesdites fumées, puis à d) filtrer les fumées, leur filtration permettant de récupérer des particules restantes du composé initial traité. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fumées filtrées sont neutralisées au moyen d'un réactif adsorbant, avant d'être libérées dans l'atmosphère. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste de plus à récupérer l'énergie calorifique des fumées traitées en vue de son recyclage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé sous forme de fibres a une structure cristalline choisie parmi celles des serpentines, des amphiboles et leurs mélanges. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le composé est de l'amiante. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé est choisi parmi la laine de roche, la laine de verre, et leur mélange. 8. Produit issu du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est sous forme d'un composé céramisé. 9. Installation destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un mélangeur (4) de composés fibreux et organiques, d'origines diverses, relié par une canalisation (6) à un four tournant (5), ledit four (5) comprenant une arrivée d'air (8), une première sortie (9a) du produit issu du procédé et une second sortie (9b) des gaz de combustion. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la seconde sortie (9b) des gaz de combustion est connectée à une première chambre (11) de combustion, ladite première chambre (11) étant elle- même connectée à une seconde chambre (13) de combustion. 11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la seconde chambre (13) de combustion est reliée à l'aide d'une canalisation (14) à un échangeur (15) destiné à refroidir les gaz issus de la combustion, ledit échangeur (15) étant relié à l'aide d'une conduite à un réacteur (17) à pulvérisation d'eau puis à un filtre (18). 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le filtre (18) comprend une première sortie (18a) des particules restantes du produit issu du procédé, et une seconde sortie (18b) des gaz débarrassés des particules. 13. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'un moyen doseur (19) injecte dans la canalisation (20), acheminant les gaz de combustion, un réactif neutralisant.