Brevet FR2900075A1 — publié le 20071026

La présente invention concerne un procédé d'élimination du mercure et de substances contenant du mercure dans les déchets électroniques comportant des écrans à cristaux liquides contenant du mercure ou d'autres sources de mercure, dans lequel les déchets contenant du mercure sont d'abord fragmentés dans un dispositif approprié pour briser les composants contenant du mercure, de telle sorte que les vapeurs de mercure et autres substances contenant du mercure soient libérées, dans lequel les vapeurs de mercure volatiles sont éliminées par un filtre et dans lequel le mercure non évaporé et d'autres substances contenant du mercure sont éliminés par la combinaison d'une séparation multiple selon une propriété caractéristique des fragments et d'un rinçage de la surface des fragments au moyen d'un liquide. Un tel procédé n'est pas connu dans la littérature. Celle-ci révèle cependant que la source de mercure la plus importante dans les déchets électroniques est constituée par les tubes luminescents de rétroéclairage des écrans à cristaux liquides, aussi appelés backlights (A. Mester, N. Fraunholcz, A. van Schaik, M.A. Reuter : Characterization of the Hazardous Components in End-of-Life Notebook Displays. EPD Congress 2005, Ed. M.E. Schlesinger TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) San Francisco, Californie 13-17 février, 2005). La source ci-dessus révèle également que le mercure des backlights est présent dans la poudre fluorescente se trouvant à l'intérieur du tube luminescent et qu'au moins une partie du mercure 20 est constituée de vapeurs volatiles. L'élimination des backlights contenant du mercure par démontage manuel des écrans à cristaux liquides est problématique. Les backlights sont d'une part difficilement accessibles, notamment parce qu'ils sont souvent protégés par plusieurs couches de matériaux telles que la surface 25 extérieure de l'écran, un film plastique et une plaque en aluminium. Le démontage des backlights exige pour cela beaucoup de temps. Un facteur aggravant est que certains anciens modèles d'écrans à cristaux liquides ne comportent pas de backlight, que d'autres anciens modèles comportent souvent deux backlights, alors que les modèles plus récents sont toujours livrés avec un seul backlight. En outre, la position des backlights dans l'écran à cristaux liquides 30 diffère d'un fabricant à un autre et parfois même d'un modèle à un autre. Pour toutes ces raisons, un démontage manuel est économiquement peu intéressant. Dans l'étude citée ci-dessus, 150 écrans à cristaux liquides d'ordinateurs portables à recycler ont été démontés manuellement. L'étude indique que 17 % des backlights de cet échantillon étaient déjà cassés à leur arrivée. Ces backlights avaient été brisés au cours de la procédure de collecte. Cela signifie que des vapeurs de mercure peuvent être libérées lors du démontage de tels écrans à cristaux liquides, ce qui a des conséquences importantes pour la sécurité au travail. La présente invention a pour objet de présenter un procédé grâce auquel le mercure et les substances contenant du mercure des déchets électroniques comportant des écrans à cristaux liquides contenant du mercure ou d'autres sources de mercure peuvent être éliminés d'une manière sûre et efficace. Pour atteindre l'objectif précité, l'invention fournit un procédé tel que décrit dans le préambule, caractérisé en ce que le traitement commence par une fragmentation des déchets électroniques contenant du mercure. Cette fragmentation a pour but de briser les composants contenant du mercure, de telle sorte que le mercure et les substances contenant du mercure soient libérés. Dans un mode de réalisation préféré, la fragmentation s'effectue en étapes pour permettre une 15 libération contrôlée du mercure. Selon un autre mode de réalisation préféré, des composants sans mercure ou contenant tout au moins peu de mercure sont séparés du mélange fragmenté entre deux étapes de fragmentation. De cette manière, la précipitation du mercure et de composés du mercure sur des composants des 20 déchets électroniques ne contenant pas de mercure à l'origine est réduite au minimum. Selon le procédé de l'invention, les vapeurs de mercure et les composés du mercure volatils libérés pendant la fragmentation sont éliminés et captés. 25 La quantité de vapeurs de mercure libérées peut être influencée en augmentant ou en diminuant la température avant, pendant et après la fragmentation par rapport à la température ambiante. Plus de mercure s'évapore à haute température qu'à basse température. Selon un mode de réalisation préféré, les vapeurs de mercure libérées et une partie des composés 30 du mercure sous forme solide sont aspirées, filtrées de l'air du traitement et stockées, cela en une ou plusieurs étapes. Selon un autre mode de réalisation préféré, les vapeurs de mercure sont liées chimiquement à des particules solides. Selon un mode de réalisation particulier, la liaison chimique et l'élimination des composés du mercure résultants du traitement sont effectuées au moins partiellement selon des étapes séparées. Selon le procédé de l'invention, les fragments provenant de la fragmentation sont séparés en au moins deux fractions selon une dimension de particule caractéristique. L'objectif de cette séparation consiste à concentrer la poudre contenant du mercure dans une fraction fine. En outre, des backlights éventuellement fragmentés de manière incomplète peuvent être repris dans une fraction moyenne. Les fragments de composants de déchets électroniques qui ne contiennent pas de sources de mercure sont concentrés dans une fraction grossière. Si les fragments provenant de la fragmentation ne comportent pas une quantité significative de backlights incomplètement fragmentés ou d'autres composants contenant du mercure, la constitution d'une fraction moyenne peut être omise. De préférence, les particules d'une fraction présentant les plus petites dimensions présentent une dimension inférieure de moins de 1 mm et/ou les fragments d'une fraction de dimensions intermédiaires présentent une dimension inférieure comprise entre 1 et 10 mm. Selon le procédé de l'invention, les backlights éventuellement fragmentés de manière incomplète 20 sont broyés sélectivement au cours de la première étape de fragmentation, de façon à ce que les substances contenant du mercure puissent être éliminées. Selon le procédé de l'invention, les composés du mercure non volatils sont rincés à l'aide d'un liquide de la surface des fragments de déchets électroniques fragmentés, moyennant quoi les 25 composés du mercure peuvent ensuite être séparés du liquide de rinçage à l'aide d'une méthode de séparation basée sur une dimension de particule caractéristique. Selon un mode de réalisation préféré, le liquide de rinçage utilisé est de l'eau. 30 L'invention est décrite ci-après sur la base d'un dessin et d'un exemple de réalisation. La figure 1 montre un schéma de traitement selon un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. Le traitement commence par une fragmentation (A), dans laquelle les déchets électroniques contenant du mercure sont réduits en fragments de telle manière que les 35 composants contenant du mercure sont brisés dans les déchets et que les fragments résultants sont en grande partie expulsés des autres composants ne contenant pas de mercure. Ceci peut être obtenu au moyen de mouvements de coupe ou de percussion, ou encore d'une combinaison de ces deux types de mouvements. Une cisaille rotative courante peut par exemple être utilisée à cet effet. Les vapeurs de mercure (2) éventuellement libérées au cours de la fragmentation sont aspirées et filtrées de l'air de ventilation (E). Une méthode appropriée à cet effet consiste à faire passer les vapeurs de mercure dans un filtre à charbon actif. L'air de ventilation propre (3) peut être renvoyé dans le traitement ou peut être libéré dans l'atmosphère. Le mercure éliminé (4) est stocké et évacué. Une excellente absorption du mercure de l'air de ventilation est notamment obtenue avec un filtre à charbon actif imprégné de soufre. La séparation des vapeurs de mercure peut en outre être favorisée en refroidissant localement l'air de ventilation. Une autre manière de séparer les vapeurs de mercure de l'air de ventilation consiste à faire passer le flux d'air contenant du mercure dans un liquide absorbant le mercure, comme par 20 exemple une solution aqueuse de bichromate de potassium (K2Cr2O7). Après aspiration des vapeurs de mercure, les morceaux provenant de la fragmentation sont séparés en deux, trois, voire quatre fractions sur la base d'une propriété de particule caractéristique. Une méthode appropriée à cet effet consiste à séparer les particules sur la base de leur vitesse de chute dans l'air ou dans l'eau. Un séparateur balistique, à cyclone d'air ou de type zigzag peut par exemple être utilisé à cet effet. Toutes ces méthodes de séparation sont décrites dans la littérature. Une autre méthode adaptée pour la classification citée ci-dessus est la séparation des particules sur la base d'une dimension de particule caractéristique à l'aide d'un tamis. La figure 1 montre un mode de réalisation dans lequel les fragments sont séparés dans l'air en 35 trois fractions (B) : une fraction grossière 6, une fraction moyenne 7 et une fraction fine 8. La 25 30 taille caractéristique à laquelle les fragments de la classification citée ci-dessus sont séparés est choisie de telle sorte que les fragments de la fraction grossière (6) ne contiennent pas de source de mercure. Une partie des vapeurs de mercure et de la poudre contenant du mercure libérées durant la fragmentation peut cependant se déposer à la surface des fragments. Par exemple, les particules de la fraction moyenne 7 présentent une dimension inférieure comprise entre 1 et 10 mm, et les particules de la fraction fine 8 présentent une dimension inférieure de moins de 1 mm. La figure 1 montre un mode de réalisation dans lequel la fraction grossière (6) est rincée avec un fluide de rinçage, par exemple de l'eau, pour éliminer le mercure déposé sur la surface des fragments. Une installation appropriée à cet effet consiste en un tamis comportant un dispositif pour asperger les fragments avec du liquide de rinçage propre et un dispositif de réception et d'évacuation du liquide de rinçage usagé. Les ouvertures du tamis de rinçage ont une dimension légèrement inférieure, de telle sorte que les fragments ne puissent pas traverser ces ouvertures alors que le liquide de rinçage et les substances contenant du mercure peuvent au contraire les traverser. La fraction grossière rincée 9 est un produit final du traitement de la présente invention. Comme indiqué dans la figure 1, la fraction moyenne obtenue lors de la séparation citée ci-dessus est menée vers une deuxième étape de fragmentation (C) dans laquelle des composants contenant du mercure éventuellement incomplètement fragmentés sont à nouveau fragmentés pour mettre à nu les composants contenant du mercure, les morceaux ne contenant pas de mercure étant refragmentés le moins possible. Un broyeur à marteaux peut par exemple être utilisé pour la réalisation d'une telle fragmentation sélective, la vitesse des marteaux étant sélectionnée de manière à ce que tous les composants contenant du mercure (ou tout au moins une grande partie de ceux-ci) soient broyés, alors que les fragments ne contenant pas de mercure ne sont pas broyés ou sont broyés dans une moindre mesure. Après la deuxième étape de fragmentation, la fraction moyenne (16) est rincée de la même façon avec un liquide de rinçage tel que décrit plus haut pour la fraction grossière (6). La fraction fine de la séparation (8) est menée avec les flux de liquides de rinçage contenant du mercure (10) et (17) vers une étape de séparation (G), dans laquelle cette fraction est à nouveau 35 séparée en une fraction grossière (9') et une fraction fine (11). Les paramètres de cette étape de séparation sont déterminés pour que les particules contenant peu ou pas de mercure soient concentrées dans la fraction grossière, qui constitue un deuxième produit final du traitement après élimination de l'eau (9'). La fraction fine (11) constitue une suspension dans laquelle sont concentrées les substances contenant du mercure. Comme indiqué dans la figure 1, les substances contenant du mercure sont séparées de la suspension (11) à l'aide d'une étape de séparation additionnelle (I). Cette séparation peut être facilitée en agglomérant les particules solides de la suspension (H) à l'aide d'un floculant approprié (12) pour constituer des particules de plus grande taille. L'eau de traitement propre (15) peut ensuite être renvoyée au traitement. Le gâteau de filtration contenant du mercure (14) est récupéré et évacué. EXEMPLE Un lot d'ordinateurs portables usagés produits entre 1985 et 2001 a été utilisé. Une masse de 222 kg d'ordinateurs portables provenant du lot précité a été fragmentée dans une cisaille rotative à 4 arbres pourvue d'un tamis interne à ouvertures rondes d'un diamètre de 50 mm, les arbres porte-couteaux tournant à une vitesse de 23 rotations par minute. La fragmentation a été effectuée à une température ambiante de 6 C. 20 Un bac de réception hermétique à l'air a été placé sous la bouche de sortie de la cisaille rotative pour recevoir les fragments des ordinateurs fragmentés. Tous les interstices et toutes les ouvertures latérales de la cisaille rotative étaient recouverts durant l'essai, sauf une petite ouverture dans l'entonnoir d'alimentation de 100 mm x 440 mm permettant de conduire l'air de 25 ventilation de manière contrôlée via l'entonnoir d'alimentation et la chambre de fragmentation vers le bac de réception. L'air de ventilation a été ensuite conduit via une ouverture dans la paroi latérale du bac de réception vers un filtre à charbon actif imprégné de soufre. Les concentrations de mercure avant et après le filtre à charbon actif ont été mesurées régulièrement à l'aide d'une sonde à vapeur de mercure étalonnée. Dans l'air de ventilation non filtré, des concentrations de 30 mercure entre 10 et 19 g/m3(n) ont été mesurées, alors que des valeurs entre 0 et 4 gg/m3(n) ont été mesurées dans l'air filtré. Après une aspiration de 48 heures, les fragments des fractions de différentes tailles de particules ont été tamisés et la teneur en mercure de chaque fraction a été déterminée à l'aide d'une méthode 35 d'analyse standardisée. Un tamis à tambour à perforations rondes a été employé pour le criblage15 à 10 mm et des tamis vibrants plats à mailles carrées ont été utilisés pour le criblage à 1 mm, 2 mm et 3,5 mm. Le tableau 1 montre que 33,0 % de la masse des substances solides contenant du mercure sont 5 concentrés dans la fraction de 0 à 1 mm, qui ne comporte que 2,2 % de la masse totale des fragments. La teneur en mercure de cette fraction est de 10,8 ppm. Le tableau 1 montre en outre que la teneur en mercure de la fraction de 2 à 10 mm est plus élevée que la teneur en mercure aussi bien de la fraction de 1 à 2 mm que de la fraction > 10 mm. Il 10 ressort de l'analyse de triage manuel que la fraction de 2 à 10 mm comporte des backlights incomplètement fragmentés, alors qu'aucun backlight incomplètement fragmenté n'a été trouvé dans les fractions de 1 à 2 mm et > 10 mm. Un essai de rinçage a ensuite été effectué sur une quantité de 6,4 kg provenant de la fraction 15 > 10 mm pour tester l'élimination de la poudre contenant du mercure adhérant à la surface des fragments. Le montage d'essai comportait un tamis vibrant plat à mailles carrées avec une largeur de maille de 5 mm, un bac de réception pour l'eau de rinçage et un dispositif d'aspersion. Le matériau a été déposé sur le tamis et fortement rincé avec un volume de 22 litres d'eau du robinet appliqué avec un tuyau souple pincé. La teneur en mercure de l'échantillon après le 20 rinçage comportait 0,28 ppm, alors que la teneur en mercure était de 0,49 ppm avant le rinçage. Il apparaîtra clairement que l'invention n'est pas limitée à la description qui précède et représentée dans la figure. REVENDICATIONS 1. Procédé d'élimination du mercure et de substances contenant du mercure dans les déchets électroniques comportant des écrans à cristaux liquides contenant du mercure ou d'autres sources de mercure, dans lequel les déchets contenant du mercure sont d'abord fragmentés dans un dispositif approprié pour briser les composants contenant du mercure, de telle sorte que les vapeurs de mercure et autres substances contenant du mercure soient libérées, dans lequel les vapeurs de mercure volatiles sont éliminées par un filtre et dans lequel le mercure non évaporé et les autres composés du mercure sont éliminés par la combinaison d'une étape de séparation multiple selon une propriété caractéristique des fragments et d'une étape de rinçage de la surface des fragments avec un liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la propriété de particule caractéristique employée pour la séparation comporte une dimension caractéristique des fragments. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la dimension de particule caractéristique employée pour la séparation comporte la plus petite dimension des fragments. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les fragments sont séparés en au moins deux fractions. 5. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un séparateur 25 balistique est utilisé pour la séparation des fragments. 6. Procédé selon une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les particules d'une fraction présentant les plus petites dimensions présentent une dimension inférieure de moins de 1 mm. 7. Procédé selon une des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les fragments d'une fraction de dimensions intermédiaires présentent une dimension inférieure comprise entre 1 et 10 mm. 30 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les fragments de dimensions intermédiaires sont soumis à une étape de fragmentation répétée. 9. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un filtre à charbon actif', de préférence imprégné de soufre, est utilisé pour la séparation des vapeurs de mercure. 10. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mercure non évaporé ainsi que les composés du mercure non volatils de la surface des fragments sont rinces avec un liquide de rinçage. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le liquide de rinçage utilisé comporte de l'eau. 12. Procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les substances 15 contenant du mercure sont séparées du liquide de rinçage sur la base d'une propriété caractéristique des substances contenant du mercure. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la propriété caractéristique employée pour la séparation des substances contenant du mercure du liquide de rinçage 20 comporte une dimension de particule caractéristique.10