Brevet FR2845018A1 — publié le 20040402

1. PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA DESTRUCTION L'ELIMINATION DES FARINES ANIMALES DANS LE CYCLE DE LA FABRICATION DU "CLINKER" La présente invention a trait au domaine des farines animales et de leur élimination 5 par introduction de la comptexation de celles-ci au sein de la fabrication du "clinker' nécessaire à l'élaboration du ciment et concerne plus particulièrement le traitement et conditionnement des farines animales pour leur élimination au sein du cycle de l'élaboration et de la préparation du "clinker" selon un processus impliquant des opérations de conditionnements, mélanges, imprégnations par des produits réactifs io minéraux et chimiques puis de densifications en vue d'une part, d'obtenir des produits finaux réduits en volumes, stables, pouvant être assimilés aux produits de base admis pour la fabrication du ciment le cru" qui est composé d'argile, de calcaire, d'alumine, d'oxyde de fer mais aussi de produits d'addition multiples et divers tels, laitiers de hauts - foumrneaux, gypses, cendres volantes, boues de station d'épurations et autres produits 15 pouvants être admissibles pour la fabrication du "clinker" et par définition d'un ciment. L'on pense aujourd'hui que les farines animales d'origine animale, pourraient être à l'origine des maladies du type ESB, (encéphalopathie spongéiforme bovine) donc des produits de consommation à risques pour tous les ruminants et le législateur les a 20 interdites par loi. Loi qui aujourd'hui a fixé aussi son mode d'élimination radicale, -l'incinération et selon des critères spécifiques désignant plus précisément l'industrie de la fabrication de liants hydrauliques, autrement dit, les cimenteries pour procéder à cette élimination en utilisant les dites farines en tant que combustible alternatif au niveau des fours de cuisson et de préparation du "clinker" ou règne une température entre 1300 et 25 1450 C au sein du four et dont la température de flamrne est voisine de 2000 C. Seui inconvénient, les cimenteries ne peuvent dans les conditions actuelles satisfaire à l'élimination des stocks ni de la production annuelle; 5 millions de tonnes produites dans le monde par an et 50 millions de tonnes de stock en Europe. En France, 30 la production globale est de l'ordre de 1,07 million de tonnes et la consommation enregistrée depuis deux ans dans le secteur cimentier de l'ordre de 200 000 tonnes et plausible à terme selon la profession 450 000 tonnes. L'on voit bien que l'on est loin des quotas de production et de stocks et que l'élimination sur ces bases ne pourrait être prise en compte et qu'il est quasi impossible dans ces conditions en tant que combustible 35 alternatif de satisfaire aux besoins. Le procédé objet de la présente invention permet la destruction et l'élimination en quantité supérieure en jumelant les deux concepts, celui de l'élimination par injection directe en l'état dans le four par le brleur de matières solides en temps que combustible 40 et le second celui faisant l'objet de la présente invention par miscibilité au "cru ", (le cru étant la matière minérale de base de la cimenterie), et ce par conditionnement, mélange, imprégnation et densification des produits introduits dans la cinématique qui constitue le procédé. Le procédé et l'installation selon l'invention ont été imaginés puis mis au point certes, comme on le verra plus loin, le procédé fait appel dans plusieurs de ses phases à des moyens dont le principe est connu en soi et qui, pour bon nombre, sont déjà dans le domaine public, tels le choix des matériaux, calcaire, argile, oxyde de fer, alumine, des 5 mélanges de produits broyés ou non avec des réactifs minéraux contenants notamment de la chaux, carbonate de calcium, mais l'intégration de farines animales au sein de ces préparations pour en faciliter l'élimination par incinération en constitue le procédé. Cest à cet effet, grâce à une combinaison judicieuse de moyens dont 0o l'ordonnancement n'était pas à priori prévisible puis grâce à l'optimisation de chacun des paramètres essentiels dans les différentes phases que le procédé et l'installation associés qui sont proposés ici ont permis de satisfaire à l'ensemble des exigences pour une solution fiable, économique et efficace permettant d'éliminer sans risque et d'assurer une totale destruction tout en apportant une valorisation et une résolution du problème farines 15 animales sur le plan de la salubrité public. Le procédé à l'avantage du fait de la complexation avec des composés minéraux et chimiques sous la forme densifiée par le passage au sein de l'installation de se présenter assimilable au "cru" de base et de se consumer sans flamme au coeur du four de cuisson 20 mais à très hautes températures, les matières volatiles, phosphines, chlore et graisses s'évaporant au contact de la chaleur ne laissant place qu'à une masse organique appauvrie se détruisant en phase réductrice, le procédé permet également du fait de la fusion des matières minérales un ensemble de réactions physico-chimiques qui conduit à la destruction des farines animales par réduction thermique et fusion au sein du magma et 25 ce magma conduit à l'obtention du 'clinkern, les phénomènes progressifs et combinaisons lors du cheminement au sein du four et de la fusion des minerais réduisent et annihilent les composés gazeux contenus dans les farines animales et au terme du procédé de cuisson, constitue la "clinkérisation" qui broyé très finement amène à l'élaboration du ciment. Selon sa définition la plus générale, le procédé selon l'invention est caractérisé par la combinaison des étapes successives suivantes effectuées à partir de la collecte et du stockage des farines animales sur le site de préparation ou sera mis en oeuvre le procédé; a) ensilage des farines dans des silos de stockages; b) extraction par extracteur 35 doseur automatique de fond de silo; c) transfert des farines par transporteur mécanique; d) séparateur des produits hors granulométrie, (os, pierres, etc...); e) balance doseusepeseuse des farines; f) mélangeur-homogénéisateur des farines avec additifs réactifs minéraux et chimiques; g) silo tampon d'imprégnation; h) extracteur doseur de fond de silo; i) balance doseuse-peseuse des produits complexés; j) densificateur à matrices 40 tangentielles; k) transfert du produit complexé et densifié vers le four de cuisson avec le "cru" de base. Ces produits complexés et densifiés introduits au four constituent le procédé. Bien entendu l'on peut, si nécessaire, ajouter un appoint en eau (H20) et ou de boues de stations d'épurations d'eaux usées, voire de charges réactives minérales et chimiques au moment de l'admission à l'homogénéisateur mélangeur. Les dits réactifs minéraux, sont essentiellement la base des composants utiles et nécessaires à l'élaboration du clinker" et donc du ciment tels, argiles, calcaires, peuvent contenir des silicates ou d'autres produits d'appoint tels que, boues, gypses et fines d'élaboration du travail du marbre et du granit, venant se combiner à la farine animale produisant un mélange homogène et finalisant la complexation. 10 Les quantités de réactifs minéraux et produits additifs sont pour l'homme de l'art adaptés à la satisfaction finale, l'élimination et la destruction des farines animales et intégration des cendres de celles-ci dans la production du "clinker" et admissible dans l'élaboration du produit final qu'est le ciment. Ceci du fait que la composition du "cru", (appellation des matières minérales avant cuisson), reste dans des proportions de bases bien définies; CaCo3, 77 à 83 %; SiO2, 13 à 14%; A1203 de 2 à 4%; Fe203, de 1, 5 à 3%, l'addition des farines animales sera toujours supérieure à 5 % au total du poids des produits admis à la "clinkérisation" pour s'ajouter 20 avec les autres composés de la compléxation dans les tranches d'admissibilité entre les minimum et maximum des paramètres de bases admis. Les détails correspondants aux autres paramètres essentiels du procédé seront expliqués plus loin lors de la description de la mise en oeuvre et marche du processus operatoire. Le schéma type, conforme à l'invention et à l'ordonnancement de l'installation a été défini sur la planche unique annexée à laquelle on a joint dans la présente demande la liste de toutes les références correspondant à la dite planche. La chaîne de traitement et de compléxation, telle que représentée, sera maintenant décrite avec ses principaux moyens et ses modes de fonctionnement. Les véhicules de transports spécifiques de farines animales, déchargent les farines 35 dans des trémies (1); et transfert d'ensilage (2); de silos de stockage (4). Le contenu de ses silos est extrait par un extracteur de fond de silo (5); le produit extrait est déversé sur un convoyeur mécanique (6). Le séparateur des os et produits hors normes (7) le transfert mécanique (8); la balance doseuse-peseuse des farines animales (9); transférées au mélangeur-homogénéisateur par convoyeur mecanique (10); admises au mélangeur 40 homogénéisateur des farines avec les additifs (11); les postes de dosages et pesages des additifs minéraux et chimiques a insérer au sein des farines animales avantageusement dosés. 1, Il, 111, IV, V. Une fois cette première opération effectuée le mélange obtenu est transféré et ensilé via un ensileur mécanique (12) dans un silo tampon d'imprégnation (13); les produits complexés sont ensuite extraits via un extracteur doseur de fond de silo (14) transféré à l'aide d'un transporteur mécanique (15); déposés sur la balance de pesage dosage (16); transféré par un transporteur mécanique (17); admis dans un densificateur à roues matrices tangentielles (18). Ce densificateur permet une agglomération et 5 solidification des produits complexés ainsi qu'une granulométrie constante et adaptée assurant une homogénéité du produit et une évolution régulière de son comportement dans l'enceinte du four. Les produits ainsi pré-imprégnés, complexés et densifiés sont admis dans io l'enceinte du four avec les autres produits traditionnels du "cru" destinés à l'élaboration du "clinker". La complexation et la densification de ces farines avec des charges minérales et chimiques selon le procédé, permettent d'admettre ces farines animales au sein du four de cuisson sans que celles-ci dégagent la puissance de leur pouvoir calorifique comme c'est le cas des farines qui sont admises et injectées par le brleur de tête du four comme i5 combustible alternatif et ou de substitution. Selon une caractéristique avantageuse, l'ensemble des produits complexés et densifiés avec les farines animales sont des composés réactifs minéraux et ou chimiques qui ne sont pas des produits combustibles et de fait au sein de cette gangue minérale 20 s'opère la combustion de la farine par réduction à très haute température au coeur du mélange complexé et densifié. Cette densification au sein d'un composé minéral et chimique permet l'évacuation, la filtration et la neutralisation des matières volatiles contenues dans les farines animales, 25 lorsque surchauffées ces matières volatiles traversent la gangue du solide ainsi constitué et ce avant son fluage du fait de l'avancement des produits au coeur du four et avant de se mêler au magma ou la masse en fusion assurera la destruction totale des farines ne laissant au sein de ce magma que des cendres résiduelles admises dans le processus de l'élaboration du "clinker". Selon une autre caractéristique avantageuse, la complexation et la densification des farines, des charges minérales et chimiques, l'on obtient un solide reconstitué et poreux, c'est cette porosité qui va permettre aux matières volatiles de s'échapper progressivement au fil de l'avancée du produit au coeur du four et par conséquent 35 d'enregistrer des hautes températures de l'ordre de 1300 à 1450 OC au sein du magma ou le solide complexé se désagrège et se mélange en fusionnant avec ce magma, auparavant toute la matière combustible contenue dans les farines animales et insérées dans le contenu de la complexation du solide se sera consumée en créant des porosités plus importantes permettant l'oxydation et la fusion de l'ensemble du solide au sein du 40 magma, ceci assurant une totale dégradation, destruction et élimination des farines animales sans émission de flamme intense mais entraînant un réchauffement au coeur de la masse minérale au sein du solide complexé permettant également un apport thermique à l'ensemble de la masse minérale admise. Toute la masse des farines animales complexée au sein des solides ayant été détruite, incinérée lors du séjour dans le four et en fusion avec le magma, seules les cendres résultant de la combustion sont mêlées au magma de roches en fusion qui une fois refroidies brutalement se solidifieront et formeront le "clinker" qui une fois broyé finement, deviendra la mouture de base de l'élaboration du ciment. Une installation selon l'invention, telle que décrite est munie d'une station d'unité de contrôle et de commande avec des automates électroniques et microprocesseurs pour assurer chacune et l'ensemble des tâches unitaires et permettre le fonctionnement 10 automatique de l'unité de complexation des farines animales, des minéraux et additifs. L'unité ne comporte pas de système d'évacuation, ni gazeux, ni aqueux spécifique puisqu'elle utilise le circuit de traitement du 'clinker" après sa densification elle bénéficie également du traitement performant des fumées et gaz de l'industrie de la cimenterie. i5 Seul, le et ou les silos de stockage des farines animales sont équipés de filtres à poussières à décolmatages automatiques. Par ailleurs tous les équipements étant étanches à la poussière pour la protection du personnel, de l'air ambiant, du matériel et du site, ceux-ci sont mis en légère dépression et l'air vicié ré injecté soit dans les filtres à fines soit dans le four. L'on notera qu'ainsi, grâce au procédé et aux installations de traitement et conditionnement associés conformément à l'invention, l'on peut atteindre l'ensemble des objectifs visés à savoir, la destruction et l'élimination des quantités de farines animales dans des proportions supérieures mais complémentaires aux procédés d'injection directes 25 par l'intermédiaire du brleur dont la quantité ne dépasse pas 10 % du tonnage du combustible consommé pour la réalisation et la fabrication du 'clinker". Soit plus précisément une potentialité correspondant de 5 à 20 % en poids du tonnage brut admis comme " cru" à l'entrée du four pour l'élaboration du "clinker' soit une capacité de 3 à 11 fois supérieure à celle admissible par voie de brleur d'injection et ce sans nuire au bon 30 fonctionnement de four, pas de surchauffe locale, une aide à la pré chauffe de masse des matières, pas de coup de flamme et une admissibilité à l'élaboration du ciment. L'on notera que la masse de farines animales entrante si elle correspond en phase complexée entre 5 et 20 % du tonnage de "cru' admis au four; ce n'est que 4 % de 35 cendres provenant de ces farines incinérées qui seront miscibles au "clinker" et admis pour l'élaboration du ciment. LEGENDES DU SCHEMA EN ANNEXE (1 i - Trémies de déchargement (2) - Extracteur ensileur transfert mécanique et ou pneumatique 5s (3) - Filtration anti-poussière (4) - Silo de stockage (5) - Extracteur doseur (6) - Transfert mécanique (7) Séparateur de produits hors normes 10 (8) - Transfert mécanique (9) Balance de pesage et dosage (10) - Transfert mécanique (1 ') - Mélangeur homogénéisateur (12) - Transfert élévateur mécanique 15 (13) - Silo tampon et éléments filtrants (14) - Extracteur doseur (15) - Transfert mécanique (16) - Balance de pesage et dosage (17) - Transfert mécanique 20 (18) Densificateur agglomérateur (19) - Transfert mécanique vers four I - Silo à chaux, (CaO) Il - Silo à carbonate, (CaCo3) 25 - 111 - Silo à silicates IV - Silo à liants minéral V - Silo à retardants chimiques REVENDICATIONS 1. Procédé pour la destruction et l'élimination des farines animales dans le cycle de l'élaboration du ciment par l'obtention de produits solides complexés, procédé du type 5 mettant en oeuvre des opérations de mélange et d'homogénéisation avec des réactifs minéraux et chimiques, le procédé étant, CARACTERISE par la combinaison et l'ordonnancement des étapes successives suivantes à partir du stockage des farines animales sur le site d'élaboration et de mise en oeuvre du procédé. a) ensilage des farines par des systèmes mécaniques étanches et mise en silo équipé de filtre; b) extraction des farines animales par extracteur doseur; c) transfert des farines par transporteur mécanique; d) séparation des produits hors granulométrie, (os, pierres, etc...); e) pesage et dosage des farines animales; f) mélange et homogénéisation des farines animales avec additifs réactifs minéraux; g) imprégnation i5 des produits dans un silo tampon; h) extraction dosage de fond de silo; i) pesage dosage des produits complexés; j) densification par matrices tangentielles; k) transfert du produit complexé et densifié vers le four de cuisson avec le 'cru' de base. 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTERISE en ce que les mélanges et 2o dosages primaires sont prévus pour obtenir des pourcentages de produit compris entre 5 et 20 % du tonnage global admis en produit "cru" pour la réalisation et fabrication de clinker' tout en assurant l'élimination de la farines animales contenues. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, CARACTERISE en 25 -ce que les dits réactifs minéraux contiennent, en outre du carbonate de calcium ou autres produits d'appoints par exempte, silicates, argiles, gypses naturels ou de synthèse. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, CARACTERISE en 30 ce que, après les dits malaxages et mélanges avec les réactifs minéraux, on laisse séjourner les dits produits imprégnés dans un silo tampon prévu à cet usage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 4, CARACTERISE en ce que, l'addition des dits réactifs correspond à des dosages de. 20 à 83% (poids) de 35 CaCo3 et de 20 à 38% par rapport au poids des produits entrants, la quantité de farine - animale admise en globalité étant de 5 à 20 % de la masse globale entrante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, CARACTERISE en ce que l'addition des dits réactifs minéraux est accompagnée si nécessaire d'un 40 apport en eau (H20) et ou de boues de stations d'épurations d'eaux usées et ou de fines d'élaboration du travail de taille du marbre ou du granit. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications de 1 à 6, CARACTERISE en ce que du fait de l'addition des dits réactifs, le produit complexé obtenu par mélange et homogénéisation est densifié de telle manière que les dits produits s'agglomèrent entre eux sous la forme de solides dont la caractéristique est d'obtenir une porosité afin 5 de permettre l'évacuation des matières volatiles contenues dans les farines animales et ce dès l'introduction dans le four au fur et a mesure de la réduction thermique de cellesci. 8. Installation pour la préparation et le conditionnement pour la destruction et io l'élimination des farines animales dans le cycle de la préparation du ciment selon le procédé des revendications de 1 à 7 prises isolément ou en combinaison, CARACTERISE en ce qu'elle comprend essentiellement au moins une trémie (1) de réception des farines animales; et transfert ensileur (2); de silos de stockage (4); un extracteur mécanique pour extraire le contenu de ces silos (5); un convoyeur mécanique is ou est déversé le produit (6); alimentant un séparateur de produits hors normes (7); repris par un convoyeur (8); une balance sur laquelle les produits sont admis pour le dosage et pesage des farines animales (9); reprises par un convoyeur (10); admises dans le mélangeur homogénéisateur (11); des postes de dosages et pesages des additifs minéraux et chimiques a insérer au sein des farines animales avantageusement 20 dosés. I, 11, 111, IV, V, uLin ensileur mécanique (12); un silo tampon d'imprégnation ou le mélange obtenu est transféré et ensilé (13); un extracteur doseur de fond de silo pour extraire les produits complexés (14); un convoyeur mécanique pour les transférer (15); une balance de pesage et de dosage (16); puis un convoyeur mécanique (17); admis dans un densificateur à roues tangentielles (18); ce densificateur permet l'agglomnération 25 - et solidification des produits complexés ainsi qu'une granulométrie constante et adaptée, assurant une homogénéité du produit et une évolution régulière de son comportement dans l'enceinte du four.