Brevet FR3058330A1 — publié le 20180511

Dispositif optimisé de séparation de produits La présente invention concerne un dispositif de séparation de produits, notamment de déchets. L'invention concerne particulièrement le domaine du tri de matières solides mélangées de faible granulométrie, généralement le passant d'une maille jusqu'à 15x15 mm, telles que principalement celles provenant de l'incinération (les mâchefers) ou du broyage de déchets (RBA, D3E, DIB, etc...). Habituellement, les petits éléments, également appelés « fines », sont isolés pour faciliter le traitement des plus grosses fractions de déchets. Ces fines, bien que représentant des volumes importants riches en métaux ferreux et non-ferreux, sont souvent enfouies, faute de rentabilité de l'opération de traitement ou tout simplement faute de technologie disponible. L'invention a notamment pour but de proposer un séparateur de traitement de produits propre à traiter de manière efficace les fines. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de séparation de produits, caractérisé en ce qu'il comporte : - un crible comportant une surface de criblage s'étendant longitudinalement le long d'une longueur de crible et transversalement le long d'une largeur de crible, - un convoyeur comprenant une bande sans fin enroulée autour d'un premier tambour et d'un second tambour, la bande sans fin présentant une largeur de bande supérieure ou égale à la largeur de crible, et les premier et second tambours étant espacés d'une distance supérieure à la longueur de crible, la bande sans fin étant agencée en dessous et directement au droit de la surface de criblage, de sorte que la surface de criblage est propre à saupoudrer des produits directement sur la bande sans fin, - un rotor magnétique multipolaire agencé dans le premier tambour d'entrainement de la bande sans fin, - un premier volet répartiteur balistique, agencé en avant du convoyeur, délimitant une première zone et une seconde zone de réception de produits en fonction de leurs formes et densités, - un second volet répartiteur magnétique, agencé en dessous du convoyeur, délimitant la seconde zone et une troisième zone de réception de produits en fonction de leur teneur en fer. La surface de criblage présente des dimensions inférieures à celles de la bande de convoyage, et elle est agencée au-dessus et directement au droit de cette bande de 3058330 2 convoyage, si bien qu'elle permet de saupoudrer de manière monocouche la bande de convoyage avec les fines passant au travers de la surface de criblage. Les fines introduites en monocouche sur la bande sans fin peuvent alimenter de manière efficace le séparateur magnétique et balistique. 5 Grâce à cette alimentation monocouche en fines, et au rassemblement de trois techniques de séparation (criblage, balistique et magnétique), le dispositif de séparation selon l'invention est efficace, présente un bon débit et est économique à l'usage. Un dispositif de séparation selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons 10 techniquement envisageables : - Les premier et second volets sont réglables en position et/ou en orientation. - Le dispositif de séparation comporte un troisième volet répartiteur délimitant la troisième zone de réception avec le second volet, le troisième volet étant de préférence réglable en position et/ou en orientation. 15 - Le convoyeur est configuré pour déplacer la bande sans fin avec une vitesse comprise entre 1,5 et 6 mètres par seconde. - Le dispositif de séparation comporte des moyens d'épuration de la fraction de produits de la troisième zone comprenant :- un second convoyeur comportant une seconde bande sans fin, la troisième zone étant portée par cette seconde bande sans fin, 20 et comportant un tambour avant et un tambour arrière entre lesquels est tendue la seconde bande sans fin, - un second rotor magnétique logé dans le tambour avant, et - un quatrième volet de séparation, agencé en dessous du second convoyaur et séparant une quatrième zone de réception d'élément conducteurs d'une cinquième zone de réception d'éléments polluants. 25 L'invention concerne également un procédé de séparation de produits au moyen d'un dispositif de séparation tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte : - l'introduction de produits à traiter dans le crible, - le saupoudrage en monocouche, sur la bande sans fin, de produits fins passant 30 au travers de la surface de criblage, - le convoyage des produits fins vers le rotor magnétique multipolaire, pour la séparation balistique et magnétique des produits fins. Avantageusement, le procédé comporte le réglage préalable de la vitesse de la bande sans fin pour assurer le saupoudrage en monocouche des produits fins sur la 35 bande sans fin. 3058330 3 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement, de profil, un dispositif de séparation 5 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement, dans un plan de coupe A-A de la figure 1, un crible et un convoyeur du dispositif de séparation de la figure 1. On a représenté, sur la figure 1, un dispositif S de séparation de produits. Le dispositif de séparation S comporte un crible 1 comportant une entrée 1 a à 10 travers laquelle des produits à traiter sont introduits, suivant la flèche P1, à l'aide de tout dispositif d'alimentation en continu connu, par exemple un convoyeur à bande sans fin ou une auge vibrante. Le crible 1 comporte également une surface de criblage 1 b, présentant une maille de criblage relativement fine, de type et de dimensions choisies en fonction de la nature 15 des produits à traiter. Par exemple, les mailles sont dimensionnées à moins de 15 mm, notamment 8 mm ou 6 mm. De tels cribles 1 efficaces même pour le criblage de mâchefers humides, donc très colmatant, sont connus de l'état de la technique. Le crible 1 comporte une sortie 1c d'une fraction granulométrique grossière (les 20 non-passants de la maille choisie), cette fraction granulométrique grossière étant évacuée suivant la flèche P2 de manière connue en soi. Cette fraction granulométrique grossière peut de manière optionnelle subir un autre traitement, notamment un traitement d'extraction des métaux ferreux et non-ferreux. La fraction granulométrique fine (dite « produits fins ») quant à elle passe au 25 travers de la surface de criblage 1 b. Cette surface de criblage présente une longueur de crible L1, visible sur la figure 1, et une largeur de crible L2, visible sur la figure 2. Le dispositif de séparation S comporte par ailleurs un convoyeur 2, comprenant une bande sans fin 3. 30 La bande sans fin 3 est enroulée autour d'un premier tambour 4 et d'un second tambour 5, entrainant la bande sans fin 3 dans une direction désignée par la flèche P3. Ainsi, le premier tambour 4 est un tambour de renvoi agencé à l'avant du convoyeur 2 et le second tambour 5 est agencé à l'arrière du convoyeur 2. La bande sans fin 3 présente une largeur de bande L3 supérieure ou égale à la 35 largeur de crible L2, comme cela est représenté sur la figure 2. 3058330 4 Par ailleurs, les premier 4 et second 5 tambours sont espacés d'une distance supérieure à la longueur de crible L1. La bande sans fin 3 est agencée en dessous et directement au droit de la surface de criblage 1 b, de sorte que la surface de criblage est propre à saupoudrer des produits 5 fins directement sur la bande sans fin 3. En d'autres termes, la surface de criblage 1 b s'étend intégralement au-dessus de la bande sans fin 3, et préférentiellement parallèlement à celle-ci. Ainsi, les produits fins tombent directement sur la bande 3 sans rencontrer d'obstacle durant leur chute (notamment sans contact avec le moindre déflecteur et/ou 10 paroi), si bien que le crible 1 permet de saupoudrer le produit sur la bande sans fin 3 afin d'obtenir une couche uniformément répartie qui tend vers la monocouche parfaite. La vitesse de la bande sans fin 3 est réglée afin d'assurer une telle monocouche. Par exemple, cette vitesse est supérieure 1 m/sec, notamment comprise entre 1,5 m/sec et 6 m/sec. 15 Le premier tambour 4 comporte un rotor magnétique multipolaire 4a. Ce rotor magnétique 4a comporte une succession d'aimants qui sont disposés de manière que des pôles magnétiques nord et des pôles magnétiques sud alternent soit radialement soit axialement de manière périphérique. Un tel rotor magnétique 4a, connu en soi, ne sera pas décrit en détail. 20 Le premier tambour 4 comporte également un motoréducteur (non représenté) entraînant le rotor magnétique 4a, et par conséquent la bande sans fin 3 à une vitesse ajustable. La vitesse de la bande sans fin 3 permet une séparation balistique des produits fins. A cet effet, le dispositif de séparation S comporte un premier volet répartiteur 25 balistique 8, agencé en avant du convoyeur 2, délimitant une première zone A et une seconde zone B de réception de produits en fonction de leurs formes et densités. Plus la vitesse est importante et plus l'invention est capacitaire mais le tri balistique nécessite que l'intégralité des produits fins arrive à la même vitesse dans la zone de tri, c'est à dire au niveau du rotor magnétique 4a. Le réglage de la vitesse tiendra 30 donc compte de la capacité du produit à adhérer sur la bande sans fin 3. Avantageusement, le convoyeur 2 comporte une rampe de support 6, sur laquelle la bande sans fin 3 glisse dans une partie amont de son cheminement aller. Cette rampe de support 6 guide la bande sans fin et prend en charge le poids du mélange de matériaux hétérogènes lors du passage de celui-ci. 35 La rampe de support 6 guide la bande sans fin 3 du convoyeur 2 et, ce faisant, définit la forme d'une partie amont du cheminement aller de cette bande sans fin 3. Ce 3058330 5 cheminement aller de la bande sans fin 3 comporte une première section amont de réception du passant du crible 1, en regard de la surface de criblage 1 b, suivie d'une seconde section au niveau de laquelle le mélange de matériau se met à la vitesse de la bande sans fin 3, puis d'une troisième section de tri au niveau du rotor magnétique 4a. 5 Le rotor magnétique 4a se trouve au niveau de la section de tri, où s'effectue une séparation parmi les matériaux du mélange. Comme indiqué précédemment, cette séparation est balistique, mais elle est également magnétique grâce au rotor magnétique 4a. A cet effet, le dispositif de séparation S comporte un second volet répartiteur 10 magnétique 7, agencé en dessous du convoyeur 2, délimitant la seconde zone B et une troisième zone C de réception de produits en fonction de leur teneur en fer. Le mélange de matériaux hétérogènes comprend des éléments magnétiquement conducteurs mais aussi des éléments non conducteurs du champ magnétique. Dans le cas du mâchefer, ces éléments non conducteurs peuvent être d'origine minérale 15 mélangés à de l'eau, des cendres et des métaux non-ferreux, dans le cas de déchets broyés, ils peuvent être en carton, plastique et/ou en céramique par exemple. Au niveau de la section de tri, le rotor magnétique 4a génère un champ magnétique tournant, qui passe à travers la bande sans fin 3 et effectue un balayage au-dessus de cette bande 3. 20 Le mélange de matériau est soumis à un champ magnétique qui attire les éléments conducteurs. La déviation par le champ magnétique s'effectue dans le sens de l'enroulement de la bande 3 sur le rotor 4. Par adhérence, la bande 3 éloigne ces éléments du rotor magnétique pour qu'ils quittent l'influence du champ magnétique afin que par gravité ils tombent dans la troisième zone C. 25 Avantageusement, cette troisième zone C est limitée par un troisième volet répartiteur 13. Les premier 8, second 7 et troisième 13 volets sont avantageusement réglables, en orientation et/ou en position. Toujours au niveau de la section de tri, les éléments du mélange qui ne sont pas 30 conducteurs du champ magnétique vont, avec la vitesse de la bande, être projetés dans le vide et vont suivre des trajectoires différentes. Ces trajectoires dépendent de la densité, de la forme, de la taille de chaque élément mais aussi de leur capacité à adhérer à la bande 3, due par exemple à la présence d'eau. A partir d'une certaine vitesse de la bande 3, à l'aide du premier volet répartiteur 8, on peut trouver une trajectoire qui segmente le 35 reste du mélange, d'un côté en une fraction minérale mélangée à la quasi-totalité des 3058330 6 métaux non-ferreux (première zone A), et de l'autre, un mélange d'éléments à faible densité et/ou d'eau et/ou de particules ultrafines (seconde zone B). De manière optionnelle, le dispositif de séparation S comporte des moyens 15 d'épuration de la fraction de produits de la troisième zone C. 5 Ces moyens d'épuration 15 comportent un second convoyeur 9 comportant une bande sans fin 14. La troisième zone C est portée par cette bande sans fin 14. La bande sans fin 14 du second convoyeur 9 est tendue par deux tambours d'extrémité à l'opposé l'un de l'autre, à savoir un tambour de renvoi 10 en entrée et un rotor magnétique 11 qui fait office de tambour de renvoi en sortie. La flèche P4 symbolise 10 le sens de progression de la bande sans fin du convoyeur 9 entrainée au moins par le rotor magnétique 11. La bande sans fin 14 achemine le mélange de la troisième zone C, riche en éléments conducteurs du champ magnétique, dans la zone de tri, au niveau d'un rotor magnétique multipolaire 11 similaire au rotor magnétique 4 du convoyeur 2. 15 Un motoréducteur (non représenté) entraîne le rotor magnétique 11, et par conséquent la bande sans fin 14 à une vitesse ajustable afin que le mélange de la troisième zone C soit réparti en monocouche sur la bande 14. Le dispositif d'épuration 15 comporte un quatrième volet de séparation 12, qui isole les éléments conducteurs du champ magnétique (vers une quatrième zone D) des 20 éléments polluants (vers une cinquième zone E). On notera que l'invention permet une alimentation de la zone de tri en monocouche, assurant une efficacité optimale des séparations balistique et magnétique. Le dispositif de séparation S, en combinant des opérations de criblage, de séparation magnétique et balistique, permet d'obtenir trois fractions distinctes : 25 - un mixte composé essentiellement de verre et de cailloux mais aussi de la quasi- totalité des métaux non-ferreux présents dans le gisement, donc une configuration idéale pour une extraction optimisée par séparateur à courant de Foucault ; - un concentrât valorisable des particules ferromagnétiques ; et - une fraction exempte de métaux qui concentre l'essentiel de l'eau et des cendres 30 dans le cas du mâchefer et des particules ultrafines ainsi que des éléments légers dans le cas de déchets broyés. Cette séparation est effectuée au cours d'un procédé de séparation qui va maintenant être décrit. Le procédé comporte : 35 - l'introduction de produits à traiter dans le crible 1, 3058330 7 - le saupoudrage en monocouche, sur la bande sans fin 3, de produits fins passant au travers de la surface de criblage 1 b, - le convoyage des produits fins vers le rotor magnétique multipolaire 4, pour la séparation balistique et magnétique des produits fins. 5 Avantageusement, le procédé comporte le réglage préalable de la vitesse de la bande sans fin 3 pour assurer le saupoudrage en monocouche des produits fins sur la bande sans fin 3. Par ailleurs, le procédé comporte avantageusement la séparation des produits de la troisième zone C, grâce au dispositif d'épuration 15. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif (S) de séparation de produits, caractérisé en ce qu'il comporte : - un crible (1) comportant une surface de criblage (1 b) s'étendant longitudinalement le long d'une longueur de crible (L1) et transversalement le long d'une largeur de crible (L2), - un convoyeur (2) comprenant une bande sans fin (3) enroulée autour d'un premier tambour (4) et d'un second tambour (5), la bande sans fin (3) présentant une largeur de bande (L3) supérieure ou égale à la largeur de crible (L2), et les premier (4) et second (5) tambours étant espacés d'une distance supérieure à la longueur de crible (L1), la bande sans fin (3) étant agencée en dessous et directement au droit de la surface de criblage (1 b), de sorte que la surface de criblage (1 b) est propre à saupoudrer des produits directement sur la bande sans fin (3), - un rotor magnétique multipolaire (4a) agencé dans le premier tambour (4) d'entrainement de la bande sans fin (3), - un premier volet répartiteur balistique (8), agencé en avant du convoyeur (2), délimitant une première zone (A) et une seconde zone (B) de réception de produits en fonction de leurs formes et densités, - un second volet répartiteur magnétique (7), agencé en dessous du convoyeur (2), délimitant la seconde zone (B) et une troisième zone (C) de réception de produits en fonction de leur teneur en fer. 2. Dispositif de séparation (S) selon la revendication 1, dans lequel les premier (8) et second volets (7) sont réglables en position et/ou en orientation. 3. Dispositif de séparation (S) selon la revendication 1 ou 2, comportant un troisième volet répartiteur (13) délimitant la troisième zone de réception avec le second volet (7), le troisième volet (13) étant de préférence réglable en position et/ou en orientation. 4. Dispositif de séparation (S) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le convoyeur (2) est configuré pour déplacer la bande sans fin (3) avec une vitesse comprise entre 1,5 et 6 mètres par seconde. 30 3058330 9 5. Dispositif de séparation (S) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens (15) d'épuration de la fraction de produits de la troisième zone (C), comprenant : - un second convoyeur (9) comportant une seconde bande sans fin (14), la 5 troisième zone (C) étant portée par cette seconde bande sans fin (14), et comportant un tambour avant (11) et un tambour arrière (10) entre lesquels est tendue la seconde bande sans fin (14), - un second rotor magnétique logé dans le tambour avant (11), et - un quatrième volet de séparation (12), agencé en dessous du second convoyeur 10 (9) et séparant une quatrième zone (D) de réception d'élément conducteurs d'une cinquième zone (E) de réception d'éléments polluants. 6. Procédé de séparation de produits au moyen d'un dispositif de séparation (S) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte : 15 - l'introduction de produits à traiter dans le crible (1), - le saupoudrage en monocouche, sur la bande sans fin (3), de produits fins passant au travers de la surface de criblage (1b), - le convoyage des produits fins vers le rotor magnétique multipolaire (4a), pour la séparation balistique et magnétique des produits fins. 20 7. Procédé de séparation selon la revendication 6, comportant le réglage préalable de la vitesse de la bande sans fin (3) pour assurer le saupoudrage en monocouche des produits fins sur la bande sans fin (3). 25