Brevet FR2774086A1 — publié le 19990730

VITRIFICATION DE DECHETS La présente invention se rapporte à une utilisation d'au moins un produit à base d'oxyde formateur, à une composition comprenant un tel oxyde. Il est déjà connu d'utiliser des fondants tels que les calcins, la fritte dans des procédés de vitrification. Mais le coût d'utilisation de ces matières premières peut être assez onéreux. Aussi, il subsiste un besoin d'utiliser des matières premières provenant du recyclage de matériaux, comme fondant et comme agent de vitrification, dans des procédés de vitrification, et ceci afin d'abaisser les coûts de mise en oeuvre de ces procédés. La présente invention a donc pour objet une utilisation d'au moins un produit à base d'oxyde formateur comme fondant et/ou comme agent de vitrification, dans la vitrification d'au moins un type de déchets pour obtenir un vitrifiat. Le produit et le déchet constituent le mélange initial. Un fondant est un additif qui facilite la fusion des déchets. Un produit à base d'oxyde formateur est un produit qui contient au moins un oxyde qui fait partie du réseau vitreux, par opposition aux oxydes modificateurs qui n'en font pas partie. Les oxydes formateurs peuvent être les composés tels que SiO2, Gel21 B203 P205 As2O3, As205, V205, et les oxydes modificateurs peuvent être les composés tels que Li2O, Na2O, K20, CaO et BaO. L'utilisation selon l'invention présente l'avantage d'obtenir un bon piégeage au sein de la matrice de verre, des métaux lourds présents dans les déchets, et donc d'éviter la lixiviation de ces éléments toxiques vers l'environnement, dans lequel ils sont stockés. Un autre avantage de l'invention réside également en ce que le produit provient d'une source de matieres premières peu onéreuse. Par ailleurs, le vitrifiat obtenu présente une bonne qualité mécanique et une bonne tenue dans le temps. Enfin, l'utilisation d'un tel produit à base d'oxyde formateur comme fondant, permet de diminuer la température de fusion du mélange constitué des déchets et du produit à base d'oxyde formateur et, donc le coût financier. Un autre objet de la présente invention est un vitrifiat caractérisé en ce qu'il comprend au moins un type de déchets, et au moins un produit à base d'oxyde formateur. Plus précisément, les déchets utilisés selon l'invention peuvent être choisis parmi les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM), les mâchefers d'incinération de déchets industriels (MIDI), les mâchefers d'incinération de déchets industriels spéciaux (MIDIS), les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM), les résidus d'épurations de fumées d'incinération des déchets industriels (REFIDI), les cendres volantes, les gâteaux de filtres presse, les boues d'hydroxydes, les laitiers et leurs mélanges. Les déchets peuvent être compris en une quantité allant de 0,1 à 80 %, et de préférence de 20 à 70 % en poids par rapport au poids total du mélange initial, avant vitrification. De préférence, le produit comprend au moins 50 % de silice. Le produit peut comprendre en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants (tels que Cr203, Co304, Nio, Fe203, Nd2O3), et leurs mélanges. De préférence, le produit peut être présent en une quantité allant de 0,1 à 80 % en poids, et de préférence de 20 à 70 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. De façon préférée, le produit est un verre provenant de tubes cathodiques ou un verre, défectueux ou non, destinés ou non à la fabrication de tube cathodique. Les tubes cathodiques peuvent être issus de produits électroniques tels que les produits électroniques en fin de vie, les produits défectueux. On entend par produits électroniques les appareils contenant un tube cathodique tels que les écrans d'ordinateurs, les téléviseurs, les Minitels, les écrans de contrôle. Le verre provenant de tube cathodique peut être issu de différents constituants présents dans les tubes cathodiques. Ces constituants sont les suivants: - le col qui est l'extrémité du tube cathodique et qui abrite le canon à électrons; - le cône qui est la partie arrière du tube sur laquelle est soudé le col; - la dalle qui reste visible de l'extérieur, et - la fritte qui est une soudure entre la dalle et le cône du tube pour des tubes cathodiques en couleur. Le tableau I ci-après rassemble les concentrations de chaque élément chimique constituant le verre issu du cône et/ou de la dalle. Ces résultats sont donnés en pourcentage massique. TABLEAU I SiO2 50-70 A1203 1-6 xgo 0-4 Bao 0-14 CaO 0-6 K2O 5-11 sb2O3 0-1 8ro 0-12 Na2O 5-10 Pbo 0-24 ZnO 0-1 ZrO2 0-3 Fe203 0-1 As203 0-1 Tio2 0-2 C002 0-2 Ces produits qui habituellement sont mis en décharge, sont démanteles afin de séparer, et de regrouper ensemble, les constituants de même nature chimique, tels que le verre, les matières plastiques, les métaux, les cartes électroniques. L'intérêt que procure l'utilisation selon l'invention, réside dans le fait, qu'elle permet de réutiliser un des produits provenant de déchets constitués par ces différents appareils, et par conséquent d'utiliser ce produit comme matière première. L'utilisation selon l'invention, avec des déchets d'origine et de nature différentes permet de diminuer la température de vitrification. Elle permet également d'augmenter la concentration en oxyde formateur dans le mélange, de façon à se rapprocher le plus près possible de la composition théorique du verre, et par conséquent de réduire la fragilité du vitrifiat obtenu selon l'invention,. En effet, la température de vitrification nécessaire selon l'invention est nettement plus faible que celle des procédés de vitrification de l'art antérieur. Ceci permet de réaliser une économie d'énergie et donc d'abaisser le coût de fabrication du vitrifiat. L'additif utilisé selon l'invention peut être choisi parmi les sables de fonderie, les calcins, les frittes de verre et leurs mélanges. Le calcin est défini comme étant du verre broyé. Le calcin est un produit pouvant comprendre des impuretés, contrairement à la fritte qui n'en comprend pas. L'additif peut être présent en une quantité allant de 0 à 99,9% et de préférence de 20 à 50% en poids par rapport au poids total du mélange initial. Le verre peut être broyé sous forme de particules ayant une dimension allant de 1 Zm à 3 cm, de préférence 1 à 10 mm et plus préférentiellement 3 mm. L'invention va maintenant être décrite à l'aide des exemples qui suivent et qui ne sont nullement limitatifs. Exemple 1: Vitrifiat - REFIOM 30% - Sable de fonderie 10% - Laitier 5% - Verre broyé à 3 mm 55 Les analyses chimiques de ce mélange ont été effectuées avant et après vitrification. Ces résultats sont rassemblés dans le tableau III ci-après; les différentes valeurs sont des pourcentages pondéraux: TABLEAU III Avant Après vitrification vitrification Mólango initial Phase vitreuse Phase vitreuse Phase saline (coulée) (vidange) SiO2 51 61 61 A1203 3 4 4 CaO 5 7 7 1 Na2o 13 9 8 30 120 4 3 3 13 SrO 1 1 1 BaO 5 5 6 3 PbO 3 3 3 1 C1 9 48 a 803 1 3 MgO 1 1 1 CoO 1 Cr2O3 MnO 1 Nio Fe2O3 TiO2 ZnO P205 ZrO2 MoO3 8no2 La phase vitreuse coulée correspond à la phase obtenue par débordement au cours du procédé de vitrification. La phase vitreuse vidange correspond à la phase stagnante, récupérée à la fin de la vitrification par vidange du four. Les éléments toxiques, tels que les métaux lourds, restent fixés au sein de la matrice vitreuse. Par conséquent l'utilisation de verre provenant de tubes cathodiques selon l'invention permet de réaliser une matrice vitreuse de bonne qualité, et de piéger les éléments toxiques. Exemple 2: Vitrifiat - MIDIS 50% - verre de tube broyés à 3 mm 50% Les analyses chimiques de ce mélange ont été effectuées avant et après vitrification. Ces résultats sont rassemblés dans le tableau IV ci-après. Les différentes valeurs numériques sont des pourcentages pondéraux: TABLEAU IV Mélange Vitrifiat Vitrifiat initial (essai 1) (essai 2) SiO2 42 39 40 A1203 4 4 4 CaO 6 6 6 Fie203 20 25 24 Na2O 5 5 4 MgO 1 1 1 P205 1 1 1 K2O 4 4 4 TiO2 4 4 4 ZnO 1 1 SrO 1 1 1 BaO 7 6 6 PbO 2 2 2 Les résultats de ce tableau IV montrent bien que tous les éléments présents dans le mélange initial, constitué du déchet et du produit à base d'oxyde, se retrouvent dans le vitrifiat final. Les métaux lourds sont notamment piégés dans la phase vitreuse. Le mélange initial comprend une quantité importante en oxydes formateurs ce qui permet le piégeage total des oxydes de fer dans la matrice vitreuse. Le verre provenant de tubes cathodiques, et utilisé selon l'invention, constitue un fondant et/ou un agent de vitrification de très bonne qualité qui pallie la démixtion existant lors de la fusion des déchets MIDIS. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'au moins un produit à base d'oxyde formateur comme fondant et/ou comme agent de vitrification, dans la vitrification d'au moins un type de déchets pour obtenir un vitrifiat. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le déchet est choisi parmi les résidus d'épuration de fumées d'incinération des ordures ménagères (REFIOM), les mâchefers d'incinération de déchets industriels (MIDI), les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM), les résidus d'épurations de fumées d'incinération des déchets industriels (REFIDI), les mâchefers d'incinération de déchets industriels spéciaux (MIDIS), les cendres volantes, les gâteaux de filtre presse, les boues d'hydroxydes, les laitiers et leurs mélanges. 3. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le déchet est compris en une quantité allant de 0,1 à 80 % en poids et de préférence de 20 à 60 % en poids par rapport au poids total du mélange initial, avant vitrification. 4. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le produit comprend au moins 50 % de silice. 5. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisée en ce que le produit comprend en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants choisis parmi Cr203, Co304, Nio, Fe203, Nd203, et leurs mélanges. 6. Utilisation selon l'une des revendications 1, 4 ou 5, caractérisée en ce que le produit est du verre provenant de tube cathodique. 7. Utilisation selon l'une des revendications 1, 4 à 6, caractérisée en ce que le produit est présent en une quantité allant de 0,1 à 80 % en poids et de préférence de 20 à 70 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. 8. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'on utilise en plus un additif choisi parmi les sables de fonderie, les calcins, les frittes de verre, et leurs mélanges. 9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'additif est présent en une quantité allant de o à 99,9 % en poids et de préférence de 20 à 50 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. 10. Vitrifiat caractérisé en ce qu'il comprend au moins un type de déchet, et au moins un produit à base d'oxyde formateur. 11. Vitrifiat selon la revendication 10, caractérisée en ce que le déchet est choisi parmi les résidus d'épuration de fumée d'incinération des ordures ménagères (REFIOM), les mâchefers d'incinération de déchets industriels (MIDI), les mâchefers d'incinération des ordures ménagères (MIOM), les résidus d'épurations de fumées d'incinération des déchets industriels (REFIDI), les mâchefers d'incinération de déchets industriels spéciaux (MIDIS), les cendres volantes, les gâteaux de filtre presse, les boues d'hydroxydes, les laitiers et leurs mélanges. 12. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que le déchet est présent en une quantité allant de 0,1 à 80 % en poids et de préférence de 20 à 70 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. 13. Vitrifiat selon la revendication 10, caractérisé en ce que le produit comprend au moins 50 % de silice. 14. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le produit comprend en outre au moins un oxyde d'un élément choisi parmi l'aluminium, les alcalins, les alcalino-terreux, le plomb, le zirconium, le cérium, le titane, l'antimoine, l'arsenic, les éléments colorants choisis parmi Cor203, Co3O4, Nio, Fe203, Nid203, et leurs mélanges. 15. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le produit est du verre provenant de tube cathodique. 16. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que le produit est présent en une quantité allant de 0,1 à 80 % en poids et de préférence de 20 à 70 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. 17. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un additif choisi parmi les sables de fonderie, les calcins, les frittes de verre, et leurs mélanges. 18. Vitrifiat selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'additif est présent en une quantité allant de o à 99,9 % en poids et de préférence de 20 à 50 % en poids par rapport au poids total du mélange initial. 19. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 & 18, caractérisé en ce qu'il comprend 30 % de REFIOM, 10 % de sable de fonderie, 5 % de laitier, 55 % de verre provenant de tube cathodique. 20. Vitrifiat selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend 50 % MIDIS et 50 % de verre provenant de tube cathodique.