INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir, par la combinaison d’une étape de lixiviation saline à plusieurs étages avec une étape de lixiviation acide, une deuxième solution enrichie en terres rares S 2 très concentrées en terres rares, typiquement avec des concentrations supérieures à 1200 ppm. En effet, l’étape de lixiviation saline à plusieurs étages permet de générer des insolubles enrichis en terres rares P 2 ou P 3 dont la teneur en terres rares est beaucoup plus importante que celle du phosphogypse initial broyé P 1 , et ce d’autant plus que le nombre d’étages de lixiviation saline est important, de sorte qu’un volume donné de solution acide S 0 ’ extrait une plus grande quantité de terres rares à partir des insolubles enrichis en terres rares P 2 ou P 3 que ne le ferait un même volume de solution acide S 0 ’ à partir du phosphogypse broyé initial P 1 . En outre, les étages de lixiviation saline ont permis d’éliminer la majorité du sulfate et du calcium. Le sulfate de calcium étant très soluble dans les solutions acides (près de 45 g/L dans l’acide nitrique à 9%), sa présence trop importante dans le solide à lixivier diminuerait la lixiviation des terres rares et augmenterait la concentration en calcium et en sulfate dans la solution enrichie en terres rares S 2 .
De telles concentrations en terres rares permettent avantageusement de valoriser directement ladite deuxième solution enrichie en terres rares S 2 , par exemple auprès d’exploitants des terres rares qui peuvent l’utiliser directement dans des applications qui ne nécessitent pas une grande pureté (fluorescence, polissage, coloration). Alternativement, le procédé selon l’invention peut comprendre une étape supplémentaire d’extraction desdits terres rares dans ladite deuxième solution enrichie en terres rares S 2 (étape décrite par la suite).
Le nombre d’étages de lixiviation acide est choisi de sorte que la concentration en terres rares de la deuxième solution enrichie en terres rares S 2 mesurée par ICP-MS est supérieure à 1200 ppm. Le nombre d’étages de lixiviation par la solution acide S 0 ’ est préférentiellement compris entre 1 et 5, de préférence encore entre 2 et 4. Un nombre d’étages supérieur représente un surcoût inutile qui ne permet pas de récupérer davantage de terres rares. Avantageusement, on peut évaporer l’eau en excès de la deuxième solution enrichie en terres rares S 2 de sorte à atteindre une concentration de l’ordre de 9500 ppm. L’évaporation peut se faire à l’air libre sous une température comprise entre 40 °C et 60 °C. Le taux d’évaporation conseillé est compris entre 50 % et 70 %.
On définit le taux de lixiviation acide ou rendement de l’étape de lixiviation acide de la façon suivante :
où C i est la concentration en éléments de terres rares (ETR) des insolubles enrichis en terres rares P 2 ou P 3 avant l’étape de lixiviation acide et C f la concentration en ETR du résidu solide R cM du dernier étage de lixiviation acide.
Pour deux étages de lixiviation acide, le taux de lixiviation acide du procédé selon l’invention est compris entre 60 % et 99 %. Ledit taux de lixiviation varie en fonction de la concentration initiale en éléments de terres rares (ETR), de la nature et de la concentration de la solution acide S 0 ’, du rapport massique solide : liquide et du temps de la réaction de lixiviation acide.
Le solide appauvri en terres rares P 4 que constitue le résidu solide du dernier étage R cM de l’étape de lixiviation acide à plusieurs étages c du procédé selon l’invention peut également être valorisée dans une étape optionnelle du procédé décrite par la suite.
Evaporation de la première solution enrichie en sulfate et en calcium S 1 (d)
Dans une quatrième étape du procédé, on évapore la première solution enrichie en sulfate et en calcium S 1 , de sorte à obtenir un mélange comprenant du sulfate de calcium solide P 5 et un filtrat riche en sels S 3 , puis on sépare le sulfate de calcium solide P 5 et le filtrat S 3 .
Le sulfate de calcium trouve des applications dans différents domaines tels que les ciments, le plâtre, les engrais, la pharmacie et les cosmétiques. Pour sa mise en œuvre dans de telles applications, il est important que le sulfate de calcium soit pur. Le sulfate de calcium solide P 5 issu du procédé selon l’invention représente donc une source de sulfate de calcium intéressante pour ces applications.
L’évaporation de la première solution enrichie en sulfate et en calcium S 1 est préférentiellement réalisée à l’air libre à une température comprise entre 20 °C et 80 °C, de préférence une température comprise entre 25 °C et 60 °C. En effet, une température de 25 °C est suffisante pour évaporer l’eau à l’air libre. Faire tendre la température vers 80 °C permet d’accélérer ladite évaporation. Le taux d’évaporation est compris entre 10 % et 95 %, de préférence entre 70 % et 85 % pour assurer une précipitation sélective du sulfate de calcium solide qui est ainsi obtenu pur (taux de pureté supérieur compris entre 90 % et 99 %) et un taux de récupération dudit sulfate de calcium compris entre 80 % et 99 %, ledit taux de récupération étant défini par la relation suivante :
où M S est la masse de sulfate de calcium soluble dans la solution S 1 et M r la masse de sulfate de calcium solide P 5 récupérée après évaporation..
Extraction des terres rares de la deuxième solution enrichie en terres rares S 2
Dans une étape optionnelle du procédé, on réalise l’extraction des terres rares de la deuxième solution enrichie en terres rares S 2 par extraction solide-liquide, par extraction liquide-liquide, par précipitation et/ou par utilisation d’un agent chélatant, puis par régénération à l’aide d’un agent de régénération. Les agents d’extraction utilisés lors de l’extraction présentent une grande affinité pour les terres rares et permettent une sélection entre les terres rares lourdes et légères. A titre d’exemple, on peut utiliser un agent de précipitation tel que l’acide oxalique pour obtenir des oxalates de terres rares.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE Un appareil d’inspection selon un mode de réalisation, lorsqu’une inspection est réalisée sur une machine électrique tournante dans laquelle un entrefer est interposé entre un rotor et un stator, et un trou de ventilation le long d’une direction radiale du rotor est formé dans le rotor, est inséré dans l’entrefer, et adhère au stator. L’appareil d’inspection selon le mode de réalisation comporte une unité de capture d’image de rotor pour capturer une image du rotor en utilisant un dispositif de capture d’image de rotor dans l’entrefer. Le dispositif de capture d’image de rotor comporte : un boîtier de chariot ; un appareil photo ; une partie de changement de position de capture d’image ; et une partie de changement de direction de capture d’image. L’appareil photo est installé dans le boîtier de chariot, et capture une image du trou de ventilation du rotor dans l’entrefer. La partie de changement de position de capture d’image est installée dans le boîtier de chariot, et configurée pour changer une position de capture d’image de l’appareil photo en déplaçant le boîtier de chariot dans une direction circonférentielle du rotor dans l’entrefer. La partie de changement de direction de capture d’image est installée dans le boîtier de chariot, et configurée pour changer une direction de capture d’image de l’appareil photo jusqu’à un angle incliné par rapport à la direction radiale du rotor dans l’entrefer.
Un exemple d’une machine électrique tournante 10 qui est un objet d’inspection sera décrit avant de décrire un appareil d’inspection et un système d’inspection selon un mode de réalisation.
[A] Machine électrique tournante 10
La est une vue illustrant schématiquement un exemple de la machine électrique tournante 10 qui est l’objet d’inspection dans l’appareil d’inspection et le système d’inspection selon le mode de réalisation.
Comme le montre la , la machine électrique tournante 10, dans laquelle un rotor 20 et un stator 40 sont reçus dans un boîtier de machine électrique tournante 60, est un type à rotor intérieur du rotor 20 tournant à l’intérieur du stator 40. La machine électrique tournante 10 est, par exemple, un générateur, et est configurée pour générer de l’électricité par rotation du rotor 20. La machine électrique tournante 10 peut servir de moteur électrique en plus de générateur.
Dans ce mode de réalisation, la machine électrique tournante 10 est configurée de sorte qu’un gaz de refroidissement CG (un agent de refroidissement tel que de l’hydrogène ou de l’air) s’écoule à l’intérieur du boîtier de machine électrique tournante 60, refroidissant ainsi le rotor 20 et le stator 40.
Les pièces de la machine électrique tournante 10 seront décrites.
[A-1] Rotor 20
Dans la machine électrique tournante 10, le rotor 20 est installé de façon à ce qu’une direction axiale le long d’un axe de rotation AX soit le long d’une direction horizontale x. Ici, dans le rotor 20, un noyau de rotor 200 de forme cylindrique est fourni de manière coaxiale avec un arbre rotatif 201, et un chemin d’écoulement de refroidissement à travers lequel le gaz de refroidissement CG s’écoule est formé.
Dans le noyau de rotor 200 du rotor 20, une pluralité de rainures de rotor (l’illustration est omise) sont formées dans une direction circonférentielle du rotor 20, et, dans la rainure de rotor, des éléments d’une bobine de rotor, d’une cale de rotor et autres sont installés. Dans les éléments installés dans la rainure de rotor, un trou de ventilation à travers lequel le gaz de refroidissement CG s’écoule est formé le long d’une direction radiale du rotor 20. Une pluralité des trous de ventilation à travers lesquels le gaz de refroidissement CG s’écoule sont formés à intervalles dans la direction circonférentielle du rotor 20, et la pluralité de trous de ventilation sont formés à intervalles dans la direction axiale du rotor 20.
[A-2] Stator 40
Dans le stator 40, une bobine de stator 42 est installée dans un noyau de stator 41. Le noyau de stator 41 est de forme cylindrique, et est fourni de manière coaxiale avec l’arbre rotatif 201. Le noyau de stator 41 est installé pour entourer le noyau de rotor 200 avec un entrefer AG de forme cylindrique entre ceux-ci.
Sur un côté périphérique intérieur du noyau de stator 41, des rainures de stator pénétrant dans la direction axiale de l’axe de rotation AX sont formées, et la bobine de stator 42 est insérée dans la rainure de stator, et fixée avec, par exemple, une cale de stator (l’illustration est omise). Bien que l’illustration soit omise, un chemin d’écoulement de refroidissement à travers lequel le gaz de refroidissement CG s’écoule est également formé dans le stator 40.
[A-3] Boîtier de machine électrique tournante 60
Dans le boîtier de machine électrique tournante 60, qui a une double structure, un boîtier extérieur 62 est fourni hors d’un boîtier intérieur 61. Le boîtier intérieur 61 a un trou traversant K61 dans lequel pénètre l’arbre rotatif 201, et reçoit le rotor 20 et le stator 40 à l’intérieur de celui-ci. Le boîtier extérieur 62 a un trou traversant K62 dans lequel pénètre l’arbre rotatif 201, et reçoit le boîtier intérieur 61 à l’intérieur de celui-ci.
Dans le boîtier de machine électrique tournante 60, une ouverture K611 est fournie sur un côté supérieur du boîtier intérieur 61, et un refroidisseur de gaz 80 est fixé à l’ouverture K611. En outre, un ventilateur 90 est reçu à l’intérieur du trou traversant K61 du boîtier intérieur 61.
Le mélange accéléré est ensuite propulsé à une vitesse supersonique et éjecté du dispositif de projection dynamique 5 via l’ouverture de projection 41 vers la surface à recharger. Une fois propulsées hors de la buse 1, les particules solides formant le mélange accéléré, après une certaine distance de projection, entrent en collision avec la surface à recharger. Les particules s’empilent et forment sur la surface à recharger un revêtement.
Le dispositif de projection 5 peut alors être déplacé pour renouveler le procédé de rechargement afin de recharger une autre surface de la bride annulaire de contact.
Le procédé de réparation précédemment décrit pour une bride annulaire de contact peut être adapté à tout autre composant dont la forme et l’agencement dans une turbomachine ne permet pas l’utilisation d’un dispositif de projection conventionnel, tel que celui de la .
PROCEDE DE SEPARATION MECANIQUE DE DIFFERENTS MATERIAUX SEMI-CONDUCTEURS, ISOLANTS OU METALLIQUES D’UN COMPOSANT OU MODULE, PAR EXEMPLE PHOTOVOLTAIQUE, POUR LE RECYCLAGE DE CE DERNIER DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne le domaine du recyclage de composants ou modules formés de différents matériaux notamment semi-conducteurs, isolants et/ou métalliques, matériaux qu’il est requis de séparer pour les valoriser efficacement en tout ou partie ; c’est notamment le cas des modules et des cellules photovoltaïques. En particulier, l’invention concerne donc un procédé de séparation mécanique de différents éléments inclus dans un module photovoltaïque en fin de vie, un objectif étant de récupérer le silicium des cellules photovoltaïques, séparé des autres éléments tels que le verre, les métaux (par exemple, cuivre, argent...), etc.
ARRIÈRE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION Le déploiement de modules photovoltaïques est en forte croissance depuis quelques dizaines d’années et plus récemment en hausse exponentielle. Il s’avère donc capital de développer des procédés de recyclage pour les modules en fin de vie ou défectueux, car ils sont constitués de matériaux précieux et valorisables, parmi lesquels le silicium, l’argent, etc.
Comme cela est illustré sur la , un module photovoltaïque classique se compose de différents matériaux : aluminium (châssis), verre, matière plastique (encapsulant et membrane en polymère), silicium (cellules photovoltaïques), qui comptent ensemble pour environ 99% du poids total. On y trouve également en faibles quantités du cuivre, de l’argent, du plomb, de l’étain et du zinc pour les soudures et la connectique.
Le silicium de qualité photovoltaïque possède une pureté très élevée allant de 6N (soit 99,99999%) jusqu’à 11N en poids. Il est important, dans le cadre du recyclage et de la revalorisation de cellules de silicium issues d’un module photovoltaïque, de conserver au maximum cette pureté. Cette haute préconisation de pureté impose ainsi d’avoir une efficacité de tri particulièrement élevée.
Lorsqu’un module photovoltaïque doit être recyclé, il est habituellement disloqué en morceaux, par exemple en mettant en œuvre des traitements thermiques (pyrolyse) ou des traitements mécaniques (jet d’eau notamment).
Des procédés existent pour séparer ces morceaux selon la nature de leur matériau ; ils sont basés sur une séparation optique, une séparation électrostatique, une séparation par courants de Foucault ou encore une séparation mécanique.
A l’échelle de la cellule photovoltaïque, il est notamment requis de séparer le silicium et les lignes d’argent qui forment les contacts électriques. Il existe des traitements chimiques et/ou mécaniques permettant de détacher ces lignes d’argent des morceaux de silicium. On pourra notamment faire référence au document FR3096833 qui propose un procédé de recyclage autorisant la division physique entre le silicium et les lignes d’argent d’une cellule photovoltaïque.
Obtenant un mélange de morceaux de silicium et de morceaux d’’argent, il n’est pas toujours aisé de trier et ségréger efficacement les morceaux de matériaux de différentes natures.
Dans le domaine du recyclage, notamment des cellules photovoltaïques, il y a donc un fort avantage à simplifier et fiabiliser les procédés de séparation pour recycler la plus grande partie possible des matériaux formant les cellules, ces matériaux pouvant être polluants les uns pour les autres s’ils sont réinjectés mélangés dans une chaine de valorisation.
OBJET DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de séparation de différents matériaux (notamment semi-conducteurs, isolants et/ou métalliques) formant des composants ou modules, de manière à recycler et valoriser efficacement tout ou partie desdits matériaux. Le procédé met en œuvre une auge présentant une inclinaison entre 10° et 30° par rapport à l’horizontale : des éléments composés des différents matériaux sont disposés dans l’auge et, soumis à une vibration mécanique, subissent une séparation spatiale dans une zone amont (du côté haut) ou aval (du côté bas) de l’auge, selon les caractéristiques physiques desdits éléments.
L’invention concerne en particulier le recyclage de cellules photovoltaïques et s’applique avec une excellente efficacité à la séparation de l’argent et du silicium.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de séparation mécanique de différents matériaux semi-conducteurs, isolants ou métalliques d’un composant ou module électronique en fin de vie, comprenant les étapes suivantes :
a) la fourniture d’un mélange de premiers éléments et de deuxièmes éléments, sous forme de morceaux, chaque morceau présentant trois dimensions dans un référentiel orthonormé, les premiers éléments présentant au moins une dimension d’ordre millimétrique et les deuxièmes éléments présentant des dimensions inférieures à 500μm et au moins une dimension inférieure à 50μm, b) la disposition des premiers éléments et des deuxièmes éléments dans une zone centrale d’une auge, ladite auge présentant une forme de plateau, plein dans la zone centrale, s’étendant dans un plan principal, et comportant des rebords latéraux ; c) la séparation spatiale des premiers éléments et des deuxièmes éléments, par application d’une vibration mécanique à l’auge, ladite auge étant inclinée de sorte que le plan principal forme un angle d’inclinaison compris entre 10° et 30° avec un plan sensiblement horizontal et de manière à définir une zone amont et une zone aval par rapport à la zone centrale de l’auge, les deuxièmes éléments et les premiers éléments, soumis à la vibration mécanique, étant acheminés respectivement vers la zone amont et vers la zone aval de l’auge.
Grâce à l’invention, le flux d’air frais et le flux d’air chaud circulent de manière concentrique, ce qui permet une accélération du flux d’air frais par le flux d’air chaud tout en favorisant leur mélange. La paroi intérieure de guidage permet de favoriser la création d’une zone de dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval tout en guidant le flux d’air chaud plaqué contre la paroi intérieure de guidage.
L’utilisation d’organes de mise en rotation favorise également le mélange en formant des turbulences à l’interface entre le flux d’air chaud et le flux d’air frais. Un tel injecteur demeure avantageusement performant même pour un organe périphérique ayant un diamètre faible, de préférence, inférieur à la moitié de la distance définie entre la cloison et le bord d’attaque de l’entrée d’air, c’est à dire, son extrémité avant. De manière préférée, le diamètre de l’organe périphérique est inférieur à 150mm.
De manière avantageuse, la cavité intérieure de l’entrée d’air est chauffée avec un flux d’air mélangé de température optimale, limitant l’apparition de points chauds, avec un débit élevé de manière à permettre un transfert optimal de calories avec les parois. Les performances du dégivrage sont améliorées tout en réduisant l’encombrement.
Selon un aspect préféré, l’injecteur comprend un organe d’alimentation, relié à l’organe périphérique, comprenant un pied de montage configuré pour être fixé à l’entrée d’air afin d’être alimenté par le flux d’air chaud. Un tel injecteur est adapté pour être monté par son pied de montage à une ouverture traversante d’une cloison d’une entrée d’air traditionnelle.
De préférence, l’organe d’alimentation s’étendant selon un axe de montage, le pied de montage comprenant une section de passage, l’organe périphérique possède une section d’encombrement, définie en projection dans un plan orthogonal à l’axe de montage, qui est inférieure à celle de la section de passage du pied de montage. De manière avantageuse, si le pied de montage peut être déplacé via une ouverture traversante d’une cloison d’une entrée d’air traditionnelle, l’organe périphérique peut également être déplacé de manière analogue. Autrement dit, cela permet à l’injecteur d’être retiré via l’ouverture traversante en cas de maintenance, ce qui est avantageux. Grâce aux organes de mise en rotation, un organe périphérique de dimensions réduite peut être utilisé pour réaliser un mélange optimal tout en pouvant recevoir une étape de maintenance traditionnelle.
De préférence, l’organe périphérique comporte une paroi intérieure de guidage, la paroi intérieure de guidage étant située en aval de l’embouchure périphérique.
Selon un aspect, l’organe périphérique comportant une paroi intérieure de guidage, une pluralité d’organes de mise en rotation est positionnée sur la paroi intérieure de guidage. L’utilisation d’organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet de vriller le flux d’air chaud suite à son injection tout en tirant partie du fait que le flux d’air chaud se plaque sur la paroi intérieure de guidage. Le positionnement des organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet d’utiliser des organes de mise en rotation de grandes dimensions et ainsi réaliser une mise en rotation importante. De manière avantageuse, l’utilisation d’organes de mise en rotation sur la paroi intérieure de guidage permet de vriller le flux d’air frais qui circule dans la veine de passage, ce qui améliore aussi le mélange.
De préférence, les organes de mise en rotation possèdent une longueur au moins égale à 90% de la longueur de la paroi intérieure de guidage, ce qui améliore la mise en rotation. De manière préférée, la section d’un organe de mise en rotation, définie transversalement à l’axe d’injection, est croissante de l’aval vers l’amont de manière à permettre une mise en rotation progressive du flux d’air chaud tout en ayant un impact modéré sur le flux d’air frais.
Selon un autre aspect, une pluralité d’organes de mise en rotation est positionnée dans l’embouchure périphérique. Les organes de mise en rotation sont ainsi intégrés à l’embouchure, ce qui permet un plaquage optimal sur la paroi intérieure de guidage. De manière préférée, les organes de mise en rotation possèdent une longueur comprise entre 2 et 20 fois l’épaisseur de l’embouchure périphérique 31. De manière préférée, les organes de mise en rotation possèdent une longueur inférieure à 20mm.
De manière préférée, l’organe périphérique comportant une paroi intérieure de guidage, la paroi intérieure de guidage est lisse.
De préférence, l’organe périphérique est configuré pour accélérer le flux d’air frais par effet Coanda dans la veine de passage. Le flux d’air chaud épouse la surface extérieure du corps périphérique pour engendrer une dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval. Ainsi, sans organe tournant, le débit d’air dans la cavité est accéléré. Cela permet d’améliorer le mélange des flux d’air chaud et flux d’air frais et favoriser la circulation des flux d’air dans la direction circonférentielle de la cavité.
De préférence, la paroi intérieure de guidage est évasée radialement vers l’aval.
De préférence, la paroi intérieure de guidage permet de favoriser la création d’une zone de dépression à l’amont de la veine de passage afin d’accélérer le flux d’air frais de l’amont vers l’aval tout en guidant le flux d’air chaud plaqué contre la paroi intérieure de guidage.
De préférence, l’organe périphérique comportant une cavité de chauffage alimentée en flux d’air chaud, la cavité de chauffage comportant un canal d’injection situé directement à proximité de l’embouchure périphérique, le canal d’injection est convergent de manière à accélérer le flux d’air chaud vers l’embouchure périphérique. Le canal convergent permet de minimiser les pertes de charge du flux d’air chaud. La vitesse élevée du flux d’air chaud en sortie d’injection permet d’augmenter le débit du flux d’air frais par effet d’entrainement.
La présente invention vise également l’utilisation de la composition bicomposante selon l’invention comme barrière à l’humidité, notamment dans le domaine des bâtiments.