Brevet FR2811247A1 — publié le 20020111

-1 - DESCRIPTIF La présente invention a pour objet à titre de produit industriel nouveau un procédé de dénudage du câble électrique usagé dont la gaine est en PVC, en vue de son recyclage. On connaît déjà les solutions de polymère qui couvrent dans leurs industries, un très large spectre d'utilisation, et cela parce qu'elles constituent souvent une étape nécessaire au cours de la synthèse, de la purification tel que le fractionnement, ou la précipitation mais également parce qu'elles possèdent des propriétés macroscopiques 1 o originales exploitées dans de nombreux domaines d'applications. La description de tels systèmes repose sur deux thèmes essentiels soit: Solubilité et conformation, qui sont intimement liées a la notion d'enchaînement. 1 5 En effet la connexion entre éléments adjacents constitutifs de la chaîne macromoléculaire va provoquer une diminution du degré de liberté de ces éléments et induire l'existence d'interactions à plus ou moins longue distance qui vont conférer aux solutions de polymères des propriétés tout à fait particulières, comparées à celles des petites 2o molécules. On connaît encore le procédé de dénudage mécanique des câbles électriques, procédé qui fait appel à un broyage ou un déchiquetage suivi d'une séparation sur table densimétrique de la fraction métal et de la fraction PVC. Ce procédé présente les inconvénients suivants: Le broyage ou le déchiquetage sont des opérations chères du fait de leur grande consommation d'énergie d'une part et de l'usure du matériel d'autre part. De plus le broyage et le déchiquetage ont pour effet indésirable le fait d'incruster des particules métalliques dans le décortica de PVC, et, dans les câbles conducteurs multibrins, le taux de pollution peut s'élever à plus de dix % en poids, d'o une perte équivalente de métal. La table densimétrique quant à elle n'assure pas une séparation absolue des deux fractions, soit le métal et le PVC, du moins si l'on souhaite travailler à des cadences acceptables. Et dans les fines particules la présence de PVC dans le métal peut atteindre près de trois % en poids, du moins si l'on souhaite des vitesses de passage suffisamment économiques. La présence de PVC dans le métal étant nuisible, pour la fusion en aval dudit métal, puisqu'elle génère des carbonates et des chlorures dont il faut se débarrasser par différentes opérations dont chacune a 43 son coût. -2- 2811247 D'autre part, le métal obtenu par le décorticage mécanique se présente sous la forme de particules fragmentées et il est toujours difficile, surtout dans les petites particules de se rendre compte rapidement du degré de pureté d'une fragmentation considérée. Cette difficulté d'examen rapide, d'un lot de métal, engendre d'innombrables litiges entre clients et fournisseurs, I'un prétendant que son produit est impeccable, I'autre prétendant le contraire. Enfin le décortica libéré par cette méthode est un produit qui pose de nombreux problèmes d'environnement et de ce fait il doit être mis en 1 o décharge ce qui entraîne un coût. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et se rapporte à un procédé chimique pour le dénudage du câble électrique usagé à gaine de PVC, qui opère par dissolution dudit PVC dans un solvant, puis à restituer ledit PVC par absorption dudit solvant dans un gaz suivi d'une désorption dudit solvant dans un condenseur, ledit solvant étant alors réutilisé dans le procédé. Le présent procédé présente de nombreux avantages sur la méthode mécanique conventionnelle utilisée universellement aujourd'hui ainsi: - il est sobre en consommation d'énergie - il restitue un métal propre exempt de toute pollution - il restitue un métal entier non broyé aisé à contrôler de visu pour s'assurer de sa qualité - il évite la mise en décharge du PVC avec les frais que cela entraîne - il élève la rentabilité du fait de la commercialisation possible du PVC obtenu - il s'inscrit dans l'amélioration des procédés industriels en vue de la réduction de leurs effets sur l'environnement 3o L'invention sera bien comprise en se référant à la description ci- dessous ainsi qu'aux dessins annexés dont: La figure 1) est une vue de la première phase du cycle du présent procédé, soit la mise en solution des gaines de PVC. La figure 2) est une vue de la deuxième phase du cycle du présent procédé, soit l'affinage de la solution de PVC. La figure 3) est une vue de la troisième phase du cycle du présent procédé, soit la séparation du solvant et du PVC. La figure 4) est une vue d'ensemble de l'installation selon le présent procédé. Ainsi en (1) un camion chargé de câbles électriques usagés (2) déverse son chargement dans un tambour (3) par une ouverture (4) munie d'une porte d'accès (5), ledit tambour étant un autoclave isolé et régulé thermiquement. Ledit tambour se termine par un arbre monté sur un motoréducteur (6) dans ledit arbre est aménagée une cavité dans laquelle sont -3- 2811247 disposés quatre tuyaux aboutissant à une jonction rotative (7), lesdits tuyaux se prolongeant au-delà de ladite jonction rotative. Chacun de ces tuyaux remplit une fonction propre, ainsi le tuyau (8) sert à introduire le solvant ou la solution dans le tambour (3), le tuyau (9) sert à les extraire. Le tuyau (10) amène le gaz dans le tambour et le tuyau (11) sert à l'en extraire. Une pompe (12) sert à pomper ledit gaz et une autre pompe (13) sert à pomper ladite solution et ledit solvant. En (14) est représenté un réservoir de gaz à l'état gazeux, et en (15) un réservoir pour le même gaz mais à l'état liquide. En (16) est représenté un détendeur de gaz. En (17) est représentée une citerne contenant du solvant neuf et en (18) une citerne contenant du solvant concentré en PVC. En (19) sont représentées une série de vannes. En (20) est représentée l'entrée du gaz liquide. De (21) à (28) sont représentés des réservoirs boiler intermédiaires contenant une solution de plus en plus chargée en PVC, le réservoir (21) contient un solvant neuf et le réservoir (28) une solution très concentrée proche de la saturation. En (29) est représenté un tuyau qui amène la solution concentrée de PVC contenue dans la citerne (18) dans un décanteur centrifuge (30). Ledit décanteur possède trois sorties dont l'une est une sousverse (31) du décanteur, I'autre est une surverse (32) dudit décanteur tandis ce que la troisième est une sortie médiane (33) dudit décanteur, cette dernière est dirigée vers un filtre presse (34) qui à son tour possède deux sorties et dont l'une (35) est une sortie de vidanqe et l'autre (36) sort à amener la solution vers un mélangeur-(37). entraîné par un moteur électrique (39) , Ledit mélangeur possède deux entrées dont l'une (40) est une entrée manuelle et l'autre (41) une entrée reliée aà trois réservoirs d'ingrédients (42),(43), (44). En (45) est représenté un tuyau qui se dirige vers le bac de trempage d'une enducteuse dans lequel trempe un cylindre barboteur (47) lequel humidifie un cylindre transmetteur (48) qui à son tour humidifie une calandre (49) dont la surface est lisse ou grainée selon souhait. Un cylindre décolleur (50) est placé contre ladite calandre à une certaine distance dudit cylindre transmetteur. Un tunnel étanche (51) prolonge l'enducteur, le film de PVC (52) qui sort dudit tunnel passe sur un cylindre de renvoi (53), puis il est 43 enroulé par une bobineuse (54). -4 - Ladite enducteuse et ledit tunnel sont placés dans une enceinte (55) hermétiquement close dans laquelle circule à contre courant, un gaz chaud provenant du tuyau (56). Le gaz chaud provient d'un aérotherme (57) qui est muni d'un régulateur thermique précis. Ledit gaz pénètre dans ledit tunnel par une ouverture (58) et en ressort par une autre ouverture (59), la sortie des gaz chauds (59) est orientée vers un condenseur (60) refroidi par l'air ambiant. Ledit condenseur comporte une sortie reliée à un tuyau qui est dirigé vers 1 o un décanteur (61) ce dernier à son tour comporte deux sorties dont l'une (62) est reliée à un tuyau qui est dirigé vers la citerne (17) de solvant (9) du procédé et dont l'autre est dirigée vers un aérotherme (57) dont la sortie est dirigée vers l'entrée du tunnel (51). Sur la porte du tambour (3) est encore disposée une soupape de 1 5 décharge (63). L'installation selon le présent procédé comporte encore un automate programmable qui par l'intermédiaire de capteurs et de relais de puissance régit l'ensemble de l'asservissement de ladite installation. Par ailleurs toutes les citernes et réservoirs du présent procédé contenant des liquides sont des boilers. L'installation selon le présent procédé opère de manière suivante: Le fonctionnement est cyclique et un cycle comporte plusieurs temps, cela est valable pour la première phase du procédé. Dans un premier temps le tambour (3) est amené en position verticale et sa porte d'accès (5) est ouverte. Un camion benne y déverse alors une quantité de câbles électriques usagée puis ladite porte d'accès est refermée. A ce stade, les réservoirs (21) à (28) sont remplis de solutions de PVC dont la moins concentrée est située le plus à gauche (21) et la plus concentrée est située le plus à droite (18), cette répartition étant le fait des cycles précédents du procédé. Au deuxième temps du cycle on réalise le balayage de l'air présent dans le tambour (3), et à cet effet on y injecte du gaz comprimé amené par le tuyau (10). La soupape (5) permet l'évacuation dudit air. Au troisième temps du cycle et lorsque l'air présent dans ledit tambour a été entièrement évacué on incline (64) ledit tambour. Au quatrième temps du cycle on introduit dans ledit tambour le solvant de PVC contenu dans le réservoir (28), c'est la solution la plus concentrée en PVC de tous les réservoirs (21) à (28). Cette introduction est assurée par la pompe (13). Au cinquième temps du cycle le tambour (3) est mis en rotation et il ne s'arrête plus jusqu'à la fin du cycle. Le barbotage dudit câble usagé dans ladite solution se traduit par une mise en solution d'une partie des gaines de PVC de celui-ci, et cela a pour effet d'augmenter encore la concentration de ladite solution. Après un certain temps de malaxage, ladite solution est tellement concentrée que son action de solubilisation est presque entièrement arrêtée. Au sixième temps du cycle on procède à la vidange dudit tambour de sa fraction liquide, soit dudit solvant concentré et celui-ci est alors dirigé par gravité dans la citerne (18) soit de celle qui contient la solution la plus chargée de cette première phase de procédé. 1 0 Au début du septième temps du cycle, le tambour est vide de liquide, et le réservoir (28) également. On injecte alors dans ledit tambour le contenu du réservoir (27), et le barbotage du câble reprend. Après un certain temps le contenu liquide dudit tambour est vidangé dans le réservoir (28). Les temps suivants se répètent de la même manière avec à chaque fois la vidange du tambour dans un réservoir vidé au temps précédent et l'introduction dans ledit tambour de solution de plus en plus pauvre, provenant des réservoirs en amont. Au dernier temps du cycle, le remplissage se fait avec du solvant neuf en provenance de la citerne (17). Le câble qui se trouve dans le tambour est alors complètement débarrassé de sa gaine de PVC, et il ne comporte plus aucune trace dudit PVC, son apparence étant impeccable. Au dernier temps du cycle et après la dernière vidange dudit tambour, celui-ci arrête sa rotation puis il pivote pour se retrouver dans une position verticale, sa porte d'accès située vers le bas. Ladite porte s'ouvre alors et le câble métallique dénudé qui se trouve dans le tambour se déverse sur un camion (38) lacé sous celui-ci. Une fois le cycle terminé, le camion se dirige alors vers la fonderie. 3o Parallèlement au cycle décrit ci-dessus se déroulent des opérations à caractère continu, et qui ne dépendent pas chronologiquement dudit cycle. Ainsi, la première phase de ces opérations consiste à l'affinage de la solution de PVC obtenue en vue de son utilisation pour la fabrication de produits finis ou semi-finis. Cet affinage a pour but d'enlever toutes les impuretés qui auraient pu se mélanger à ladite solution, puis de réajuster celle-ci, quant à sa couleur, ainsi qu'à la teneur de ses différents constituants tels que le talc, les plastifiants, les stabilisants. Cet affinage comporte plusieurs étapes dont la première est destinée à ôter de la solution toutes les particules qui sont plus lourdes, ou celles qui sont plus légères que ladite solution. Cela se fait dans un décanteur centrifuge (30), ainsi la solution arrive dans le décanteur par le tuyau (29) et la centrifugation extrait les particules lourdes par une sousverse (31) qui partent à la vidange, et -6- 2811247 elle extrait également les particules légères par la sortie (32) qui partent également à la vidange. A la sortie (35) du décanteur, la solution est d'une parfaite pureté, mais pour assurer une sécurité totale, cette solution est dirigée sur un filtre presse qui extrait encore les éventuelles particules qui auraient pu échapper au décanteur. Une fois purifiée de ses impuretés, la solution est ajustée et rectifiée en ce qui concerne certains de ses paramètres. Cette deuxième opération se fait par un mélangeur Il s'agit d'un malaxeur dans lequel on Introduit cycliquement une quantité de ladite solution, puis des ingrédients requis. Les ingrédients en question sont stockés dans des réservoirs (42) (43) (44), reliés au compounteur par un tuyau (41) et par l'intermédiaire de vannes (19). Une entrée manuelle (40) est disposée sur ledit mélangeur pour des ajustages ponctuels. Enfin, une dernière opération du présent procédé consiste à séparer le solvant du PVC tout en transformant le PVC en un film. Cette opération se fait sur une enducteuse, sur la calandre de laquelle on dépose un film liquide de la solution. Le solvant de ce film étant absorbé dans un gaz, ce qui a pour effet de transformer ledit film liquide en un film solide de PVC exempt de solvant. L'opération se déroule de la manière suivante: La solution est dirigée vers un bac (46) de l'enducteuse, ce bac possède une régulation thermique et un régulateur de niveau. Un cylindre barboteur (47) prélève.une quantité de solution dans ledit bac. Celle-ci est déposée par un cylindre transmetteur (48) sur une calandre d'absorption (49), lequel possède également une régulation thermique. Cette enducteuse est placée sous cloche et un fort courant de gaz chaud balaye son enceinte de manière à ce que le solvant présent dans ladite enceinte soit absorbé par ledit gaz. Sur ladite calandre (49) se forme alors un film, lequel est décollé par le cylindre décolleur (50), puis ledit film passe dans un tunnel (51) pour restituer la totalité du solvant qu'il contient encore, et enfin il sort du tunnel et est renvoyé sur une bobineuse (54) par l'intermédiaire d'un cylindre de renvoi (53). La bobine ainsi obtenue est prête à être commercialisée. 4o Le gaz chaud dans lequel a été absorbé le solvant est pompé quant à lui vers le condenseur (60) o il est refroidi provoquant ainsi la désorption du solvant qu'il contient, ce dernier est alors recueilli dans un réservoir décanteur (61), puis il retourne par gravité vers le stock de solvant neuf (17) et il est donc ainsi recyclé indéfiniment, à I'exception des pertes du process. -7- 2811247 Le solvant selon le présent procédé travaille en cycle fermé, et il n'est donc jamais en contact avec l'atmosphère, et de ce fait ne provoque aucune odeur dans l'air ambiant. Le gaz quant à lui, à la sortie du condenseur, débarrassé de son solvant retourne alors dans l'enceinte de l'enducteuse, après avoir été réchauffé par l'aérotherme (57), et un circuit est ainsi définitivement assuré par ce gaz. Les différents fluides qui circulent dans l'installation selon le présent procédé sont, la desserte du tambour en solvant et solution, ils sont 1 o assurés par-la tuyauterie (7) et (8). La circulation du gaz dans le système d'absorption et de désorption est assurée par la tuyauterie (56) et (63). La circulation du gaz du tambour (3) est assurée par la tuyauterie (10) et (11), reliée à la tuyauterie (56) et (63) et il bénéficie ainsi de la 1 5 désorption du condenseur (60) ce qui permet d'évacuer toute, trace de solvant dans ledit tambour après le dernier temps de chaque cycle, soit avant l'ouverture de la porte dudit tambour pour son déchargement. Le retour du solvant désorbé vers la citerne de solvant neuf est assuré par la tuyauterie (62). Les paramètres du présent procédé sont les suivants: - la matière première à traiter est du câble électrique usagé dont la gaine d'isolation est réalisée en PVC, et les conducteurs en CU et en AL ou les deux à la fois. - les objectifs sont la séparation des PVC et des métaux avec un degré respectivement élevé, et la transformation dudit PVC en un film mince d'une épaisseur réglable comprise entre 50 à 300 microns, directement commercialisable, et enfin la restitution d'un métal non altéré et non fractionné. 3c - la formule chimique du solvant chimique est (C6H120) 92 % + ( H20) 8 % - la température d'ébullition de ce solvant est de 128 C - la température d'absorption dans le gaz dudit solvant est de 115 C - la température de désorption dudit solvant dudit gaz est de plus petit que 25 C - la température de mise en solution dudit PVC dans ledit solvant est de 95 C la température de pompage et de stockage de ladite solution est de 90 C le gaz d'absorption et de désorption est: N2, il sert également à l'inertage des volumes intérieurs du process - le PVC des câbles électriques est du PVC classique, de formule H2C=CHCI - la température maximum du PVC est limitée à 95 C. - la surppression de N2 dans l'installation est de 150g/cm2 -8- 2811247 - la couleur à obtenir du PVC est un gris foncé - I'ajustage de la couleur du PVC dans le compounteur est fait à l'aide de pigments blancs et de pigments noirs - la durée du temps de mise en solution du PVC dans le solvant est de 6 heures pour le premier temps et 15 minutes pour le dernier temps - le nombre de mises en solution successives dans un cycle est de - la durée d'un cycle complet est préconisée sur une période de 24 1 o heures. Ainsi, la dissolution du PVC peut se faire par d'autre solvant que ceux mentionnés ayant d'autres affinités avec d'autres polymères composant les gaines des câbles électriques. Les câbles électriques peuvent être mélangés avec d'autres produits comportant des polymères à dissoudre. Lesdits autres produits peuvent être des ordinateurs usagés ou des appareils électroménagers ou électroniques. Les solvants peuvent être additionnés ou remplacés par d'autres liquides ayant pour propriété de mettre en suspension et/ou en fusion lesdits polymères. Lesdits autres liquides peuvent être des huiles. Lesdites huiles peuvent être des huiles végétales ou des huiles de vidange de véhicules automobiles. Lesdits paramètres de fonctionnement dudit procédé peuvent être différents que ceux décrits et être adaptés a la nature desdits autres produits. La calandre de l'installation peut être remplacée par une tour de cristallisation ou de polymérisation et peut produire des granulés ou du sable de polymère ou une matière visqueuse. La désorption du liquide ne peut être que partielle dans le cas d'un liquide composé d'un solvant, d'une huile et de polymères, le solvant peut faire l'objet d'une désorption et l'huile rester à l'état liquide mélangée avec ledit polymère. Ladite huile à l'état liquide et ledit polymère peuvent être restitués chauds, le polymère étant en suspension dans ladite huile pour former une émulsion. Ladite émulsion constitue un combustible liquide. Le présent procédé peut être accolé à une centrale thermique et fournir à cette dernière ledit combustible liquide. Ledit combustible liquide issu du présent procédé possède des propriétés de combustion 36 appropriées, ce que n'auraient pas lesdits polymères si ils étaient incinérés tels que. Dans le présent procédé il est aisé de comprendre que le métal CU et AL obtenu est d'excellente qualité chimique, puisque aucun agent agressif n'est venu altérer leur état. Cela toutefois dans la mesure o les paramètres requis ont été respectés. Pour le PVC, son passage à l'état dissous peut susciter des interrogations quant à sa qualité finale. Toutefois vu les connaissances actuelles en matière de dissolution des polymères, et vu surtout le mode original de dissolution mis en 1 o oeuvre dans le présent procédé, il apparaît que le PVC ainsi recyclé possède non seulement les caractéristiques du PVC original à bien des égards, mais dépasse même ce dernier, dans certaines de ses performances. Ceci s'explique par le fait que le compount de PVC, du fait de sa dissolution subit une opération d'homogénéisation, en effet les différents éléments qui le composent se trouvent plus intimement en présence les uns des autres pendant la durée de l'état dissous. L'extraction dudit PVC par absorption dans un gaz permet de réaliser la séparation et le recyclage dudit solvant à des températures 2o relativement basses, et dans tous les cas en-dessous de son point d'ébullition. De ce fait, le solvant ne subit pas de dégradation dû au passage à une phase vapeur éventuelle, et son recyclage peut être envisagé ainsi à l'infini, déduction faite des pertes minimum du process. La présente description n'est pas limitative et constitue seulement un exemple auquel de nombreuses modifications peuvent être 27 apportées, sans pour autant sortir de son champ d'application. _ 10 - Revendications 1) Procédé pour le traitement des ordinateurs usagés et appareil électroménager ou électronique, comportant des moyens physico-chimiques qui assurent la séparation des matières plastiques ainsi que leur transformation en un combustible liquide caractérisé en ce que: Lesdits ordinateurs ou appareils électroménagers ou électroniques sont mis en solution dans un solvant mélangé à de l'huile, et en ce que ledit mélange s'opère dans un autoclave dynamique (3) 2) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce que ladite huile est de l'huile de vidange automobile 3) Procédé selon la revendication 1) caractérisé en ce que ledit mélange est ensuite traité pour restituer ledit solvant 4) Procédé selon la revendication 3) caractérisé en ce que ledit traitement consiste en une absorption du solvant dans un gaz suivi d'une désorption ) Procédé selon la revendication 4) caractérisé en ce que ladite absorption se fait dans un autoclave dynamique 6) Procédé selon la revendication 4) caractérisé en ce que ladite désorption dans un autoclave dynamique provoque la suspension de ladite matière plastique dans ladite huile pour former une émulsion 7) Procédé selon la revendication 6) caractérisé en ce que ladite émulsion est utilisée 22 comme combustible liquide