CH695566A5 - Procédé pour l'obtention d'un matériau à partir de déchets et materiau ainsi obtenu. - Google Patents

Description

CH 695 566 A5

Description

[0001] La présente invention concerne un matériau utile en particulier pour la construction ou le remblai, obtenu à partir de déchets tels que des ordures ménagères comprenant éventuellement des débris de démolition.

[0002] On a pu constater qu'au fil des années, le mode de vie dans les pays dits développés et industrialisés a tendance à créer de plus en plus de déchets et en particulier, la vie quotidienne produit une masse d'ordures ménagères qui ne cesse de croître. Aussi, face aux problèmes de stockage et d'élimination de ces déchets d'une part, et de protection de l'environnement d'autre part, un certain nombre de procédés ont été développés pour éliminer ces déchets, d'une manière utile.

[0003] Ainsi, on connaît déjà par les documents FR-A-2 612 175, FR-A-2 612 427 et FR-A-2 622 483, des procédés qui impliquent le traitement des ordures ménagères pour obtenir un produit intermédiaire destiné à être incorporé ensuite dans un ciment à prise hydraulique.

[0004] Selon ces procédés, des ordures ménagères débarrasées des corps métalliques qu'elles peuvent contenir, sont d'abord broyées puis traitées avec une matière minérale à base d'oxyde de calcium à l'état libre ou combiné. La matière obtenue à l'issue de ce traitement est soumise à une opération de granulation sous pression. Enfin, on fait subir aux granulés ou comprimés qui en résultent, un traitaient thermique notamment pour réduire la teneur en eau et augmenter leur dureté.

[0005] Les granules ainsi obtenus sonfälörs irïcorporéslïans la composition d'un ciment avec la quantiféU'ëaû appro-" priée pour la prise du ciment. Ils sont éventuellement soumis à une opération de broyage permettant d'atteindre la gra-nulométrie désirée, préalablement à ce mélange.

[0006] Du silicate de sodium peut être également introduit dans le mélange.

[0007] Selon les cas, le mélange est soit utilisé ainsi, c'est-à-dire comme un ciment classique en quelque sorte, soit soumis à une étape supplémentaire d'agglomération ou de granulation sous pression pour conduire à des granulés ou à des boulettes.

[0008] On peut remarquer que les procédés précités ne permettent pas de fabriquer un produit fini directement à partir d'ordures ménagères mais que le traitement réalisé conduit, au contraire, à un produit intermédiaire devant être incorporé, préalablement à son emploi, dans un ciment pour pouvoir être utilisé pour la construction.

[0009] On connaît également d'autres procédés qui ne font pas intervenir de liant à prise hydraulique mais qui impliquent quand même un traitement en milieu aqueux.

[0010] Le document FR-A-2 472 421 décrit, par exemple, un procédé de traitement d'ordures ménagères qui consiste à soumettre des ordures exemptes de corps métalliques et broyées, à l'action de la chaux vive, d'une chaux suractivée ou d'un sel de calcium tel que du carbonate de calcium, en présence d'eau.

[0011] La matière qui en résulte est ensuite soumise à un traitement thermique conduisant à un produit sous forme de morceaux de dimensions variables et de faible cohésion.

[0012] Ces morceaux sont alors transformés en poudre fine qui est ensuite agglomérée sous pression avec un liant. Des charges peuvent être introduites sous forme de poudre fine lors de l'opération d'agglomération, par exemple pour améliorer les propriétés de résistance à l'écrasement.

[0013] On fait subir, finalement, un choc thermique au produit ainsi formé.

[0014] Ce procédé permet d'obtenir un produit du type grains de sable, graviers ou gravillons selon les besoins à satisfaire.

[0015] Le procédé selon le document FR-A-2 098 777 consiste, quant à lui, à traiter des détritus non triés mais préalablement sèches et broyés. Le traitement est effectué avec un silicate métallique en solution aqueuse choisi, par exemple, parmi les silicates de métaux alcalins. Il s'agit soit d'un malaxage à froid, soit d'une opération de compression, en présence d'un durcisseur.

[0016] Un produit capable d'absorber une quantité d'eau importante est avantageusement additionné conjointement au durcisseur avant malaxage.

[0017] Le matériau final est obtenu sous forme de blocs, après compactage sous haute pression.

[0018] On connaît également selon le document FR-A-2 337 588, un procédé pour l'élimination d'ordures ménagères qui ne comprend pas de traitement en milieu aqueux.

[0019] En effet, ce procédé consiste tout d'abord à réaliser un broyage grossier des ordures ménagères pour obtenir, par exemple, des fragments ayant un calibre de 40 à 100 millimètres.

[0020] Puis, après avoir éliminé les corps métalliques des fragments obtenus, ceux-ci sont soumis à une étape de séchage puis à une seconde opération de broyage pour conduire à une poudre fine ayant la granulométrie d'une farine.

[0021] Cette poudre fine est ensuite mélangée avec un liant tel qu'un silicate, une résine acrylique, vinylique ou polyester, des brais ou de la chaux vive.

[0022] Un plastifiant et un catalyseur sont également additionnés ainsi qu'éventuellement des charges.

[0023] Le mélange ainsi préparé est introduit dans un appareil à granuler sous pression et on obtient à l'issue de cette opération, des agrégats cylindriques dont le calibre est de l'ordre de celui du petit gravier.

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[0024] Ces agrégats sont finalement sèches à une température inférieure à 200°C.

[0025] Selon ce procédé, on obtient à nouveau un produit intermédiaire et non un produit fini directement utilisable en tant que matériau de construction, puisque les agrégats formés sont destinés à être employés en remplacement du gravier.

[0026] D'une manière générale, on peut constater que les divers procédés proposés pour recycler les ordures ménagères ou autres détritus ne sont pas pleinement satisfaisants dans la mesure où ils impliquent des étapes relativement complexes et/ou ne conduisent qu'à des intermédiaires qui ne peuvent être considérés comme des matériaux de construction finis, directement utilisables en tant que tels.

[0027] L'objectif de la présente invention est de fournir un procédé permettant à la fois d'éliminer les déchets de manière simple et sans créer de pollution supplémentaire, et de préparer directement à partir de ces déchets, un matériau pouvant être utilisé en vrac ou mis en forme de briques, de parpaings, de plaques, etc. et présentant des propriétés mécaniques particulièrement intéressantes pour la construction et les travaux publics.

[0028] A cette fin, l'invention a pour objet un procédé pour l'obtention d'un matériau utile notamment pour la construction ou le remblai à partir de déchets, caractérisé en ce que:

- on calcine lesdits déchets pour former un mâchefer,

- on soumet ce mâchefer à l'action de rayons ultraviolets et/ou infrarouges,

- on broie la matière ainsi obtenue,

- on mélange le granulat qui en résulte avec un liant contenant une résine synthétique et un catalyseur de polymérisation,

- on fractionne le mélange obtenu pour préparer des masses distinctes et les couler dans des moules séparés,

- on moule à froid lesdites masses et on provoque leur durcissement par polymérisation de la résine.

[0029] Selon d'autres caractéristiques de l'invention:

- on calcine des ordures ménagères à environ 1500°C pour obtenir un mâchefer sous forme d'un granulat irrégulier.

- on élimine les corps métalliques contenus dans les ordures ménagères préalablement à leur calcination.

- pour soumettre le mâchefer à l'action des rayons ultraviolets et/ou infrarouges, on étale le mâchefer sur une surface sensiblement plane sans surépaisseurs.

- on broie ladite matière jusqu'à obtenir un granulat dont les particules ont une granulométrie comprise entre celle du gravier et celle du sable.

- on broie ladite matière jusqu'à obtenir un granulat dont les particules ont une granulométrie analogue à celle du talc.

- on forme un mélange contenant au moins 60% de granulat de mâchefer.

- on forme un mélange contenant entre 70 et 90% de granulat de mâchefer.

- on utilise un béton synthétique comme liant.

- on traite des déchets qui comprennent des débris de démolition exempts de corps métalliques et/ou de bois.

- on introduit au moins un colorant lors de l'opération de mélange avec un liant.

- on introduit au moins un insert dans le mélange lors de l'opération de moulage.

- on moule lesdites masses et on forme au moins un espace devant rester vide de matière au sein du matériau obtenu après durcissement du liant.

[0030] Linvention a également pour objet un matériau utile notamment pour la construction, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 60% de mâchefer obtenu par calcination de déchets, le complément étant constitué par un liant à base de résine synthétique.

[0031] Selon d'autres caractéristiques de l'invention:

- le matériau comprend 70 à 90% de mâchefer.

- les particules de mâchefer ont une granulométrie comprise entre celle du gravier et celle du sable.

- les particules de mâchefer ont une granulométrie analogue à celle du talc.

- le liant est un béton synthétique.

- le matériau est fractionné en masses distinctes et chacune desdites masses est mise en forme par moulage, coulage ou analogue puis durcie à température ambiante.

- le matériau comprend au moins un insert.

- le matériau comprend au moins un espace vide de matière.

- le matériau comprend au moins un colorant.

[0032] Linvention sera mieux comprise à la lecture de la description donnée ci-après à titre d'exemple illustratif et non limitatif.

[0033] La première étape du procédé conforme à l'invention consiste à calciner des déchets pour former un mâchefer.

[0034] On considère ici comme déchets, des ordures ménagères non triées comprenant éventuellement des décharges inertes telles que sable, briques, béton, etc.

[0035] Ces déchets sont avantageusement débarrassés des corps métalliques qu'ils peuvent contenir et notamment des fers à béton lorsque l'on est en présence de débris de démolition. Ce tri est réalisé, par exemple, par des moyens magnétiques connus en soi.

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[0036] Lorsque les déchets comprennent des débris de démolition, on les débarrase également du bois qu'ils contiennent avant traitement.

[0037] La température de calcination se situe environ à 1500°C. On obtient un mâchefer sous forme d'un granulat irrégulier.

[0038] Le mâchefer est ensuite soumis à l'action des rayons ultraviolets et/ou infrarouges, notamment pour éliminer le chlore, l'ammoniac résiduel ou autres produits qui risqueraient de provoquer une pollution lors des étapes suivantes. Pour ce faire, on dispose le granulat sous la forme d'une couche sur une surface sensiblement plane, de préférence sans surépaisseurs et on laisse cette couche exposée aux rayons dans un local muni d'une ventilation adaptée.

[0039] La matière qui en résulte est ensuite concassée pour atteindre une granulométrie plus fine. Le choix de la taille des particules est guidé par le produit final que l'on souhaite obtenir et les propriétés qu'il doit présenter. La granulométrie déterminée correspond, par exemple, à celle du gravier, du sable fin ou même d'une poudre du type talc. La granulométrie du mâchefer est, en général, choisie entre deux centimères et deux millimètres.

[0040] Après cette opération de calibrage, le mâchefer est mélangé avec un liant synthétique.

[0041] Pour des raisons économiques et de par l'objectif même de l'invention qui est l'élimination et le recyclage des déchets, il est bien plus intéressant que la quantité de mâchefer soit supérieure à celle du liant. Aussi, la quantité de mâchefer est d'au moins 60% par rapport au liant et est de préférence comprise entre 70 et 90%.

[QP42] Le liant comprend une résine synthétique telle qu'une résine époxydique et des additifs tels que par exemple, un initiateur de polymérisation, un catalyseur, etc.

[0043] Afin que le matériau de construction final présente des caractéristiques mécaniques intéressantes, en particulier au niveau de sa résistance à l'écrasement, on utilise de préférence un béton synthétique comme liant.

[0044] On entend par béton synthétique une composition comprenant un liant constitué d'une matière synthétique (polymère, copolymère, résine, etc.) et des charges inertes.

[0045] Le liant comprend, en outre, des catalyseurs et initiateurs de polymérisation de la résine, nécessaires pour réaliser la phase finale de durcissement du mélange mâchefer/liant, comme indiqué ci-après.

[0046] Dans certains cas, le liant comprend également du polypropylène et du caoutchouc liquide ou une matière synthétique du type gomme, par exemple, dans des proportions de 15 à 20%.

[0047] Un exemple de composition d'un matériau selon l'invention est donné ci-après:

- mâchefer 70 à 75%

- résine époxydique 25 à 20%

- triméthylhexaméthylènediamine, éther diglycidique de butanediol-1,4 5% environ

[0048] Le mélange consiste en un simple malaxage, manuel ou automatique, par tout moyen connu.

[0049] Ce mélange est ensuite fractionné en masses distinctes et chaque masse est introduite dans un moule pour donner au matériau la forme désirée.

[0050] Divers facteurs peuvent intervenir dans le choix du moule et de sa forme en fonction des besoins à satisfaire tels que coût de fabrication, facilité de mise en œuvre du procédé, etc.

[0051] Pour cette opération de mise en forme, on peut utiliser indifféremment un moule en bois, en fibres, en verre, en acier, en aluminium ou en matière synthétique tel qu'en ABS (copolymère acrylonitrile/butadiène/styrène). Seul l'aspect de surface du matériau final obtenu diffère selon le type de moule choisi.

[0052] Le mélange est coulé à température ambiante dans le moule puis tassé par tout mouyen connu. Bien entendu, avant coulage, on peut recouvrir les parois du moule d'un agent de démoulage approprié, comme cela est bien connu de l'homme du métier.

[0053] Le moulage est réalisé dans des conditions normales de température et de pression.

[0054] Selon l'invention, on obtient à partir de déchets, un matériau fini, contrairement aux procédés connus jusqu'à ce jour.

[0055] En outre, le procédé selon l'invention est simple et facile à mettre en œuvre. Il n'est pas nécessaire, notamment, d'appliquer une forte pression ou de réaliser un traitement thermique, contrairement aux procédés connus.

[0056] Le matériau conforme à l'invention se présente par exemple, sous la forme d'éléments de construction ou de remblai tels que briques ou plaques d'épaisseur plus ou moins importante. Dans ce dernier cas, on peut obtenir des épaisseurs inférieures à 5 millimètres.

[0057] Selon l'invention, on peut également juxtaposer plusieurs des éléments ci-dessus et les lier à l'aide d'un liant tel qu'un béton synthétique, comme décrit précédemment.

[0058] Le matériau résultant des étapes décrites ci-dessus est un matériau poreux dans lequel on peut enfoncer des clous ou visser des vis sans perçage préalable et qui présente par ailleurs, une très bonne résistance à l'écrasement.

[0059] Selon l'invention, on peut également prévoir des étapes supplémentaires pour l'introduction de charges diverses selon les propriétés mécaniques recherchées ou la réalisation de traitements de finition.

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[0060] En effet, le matériau selon l'invention décrit précédemment peut être coloré dans la masse par introduction d'un ou plusieurs agents de coloration dans le mélange mâchefer/liant avant moulage.

[0061] On peut aussi choisir d'introduire des charges de renfort dans le mélange pour améliorer les caractéristiques mécaniques du matériau final obtenu.

[0062] L'invention permet de préparer également des matériaux du type composé sandwich, en réalisant l'opération de moulage en présence d'un matériau intermédiaire servant d'insert. Il peut s'agir, par exemple, d'une plaque métallique destinée à constituer une âme pour le produit final. Il peut s'agir également d'une plaque de polystyrène, d'un feutre, de fibres de verre ou de carbone, de fibres aramides telles que celles connues sous le nom commercial «KEVLAR» de Dupont de Nemours.

[0063] Selon l'utilisation à laquelle est destiné le matériau, il est parfois intéressant de lui faire subir divers traitements de finition.

[0064] Cela peut consister en une simple peinture ou dans d'autres cas, en des traitements plus spécifiques tel qu'un traitement d'étanchéification. Dans ce cas, le matériau récupéré après démoulage, est recouvert avec une solution aqueuse contenant un silicate métallique et notamment du silicate de soude et de potassium. Cette solution migre alors dans le matériau, par capillarité. Après cristallisation du silicate métallique, le matériau résultant est devenu étanche et peut donc flotter.

de flottaison au moment de l'opération de moulage. Il peut s'agir, par exemple, d'un cube en matière synthétique telle que du polychlorure de vinyle (PVC) que l'on place dans le moule avant de couler la masse de mélange mâchefer/liant.

[0066] Une autre solution consiste à mouler le mélange mâchefer/liant en créant, avec un moule adapté, un ou plusieurs espaces vides de matière au sein du produit.

[0067] L'invention permet également d'obtenir des matériaux présentant des propriétés acoustiques intéressantes. En effet, ils absorbent notamment les sons et peuvent ainsi servir dans le domaine de l'isolation phonique.

[0068] Le procédé selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être mis en œuvre sur un site de traitement de déchets préexistant tel qu'une usine d'incinération.

Claims (22)

Revendications

1. Procédé pour l'obtention d'un matériau utile notamment pour la construction ou le remblai à partir de déchets, caractérisé en ce que:

- on calcine lesdits déchets pour former un mâchefer,

- on soumet ce mâchefer à l'action de rayons ultraviolets et/ou infrarouges,

- on broie la matière ainsi obtenue,

- on mélange le granulat qui en résulte avec un liant contenant une résine synthétique et un catalyseur de polymérisation,

- on fractionne le mélange obtenu pour préparer des masses distinctes et les couler dans des moules séparés,

- on moule à froid lesdites masses et on provoque leur durcissement par polymérisation de la résine.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcine des ordures ménagères à environ 1500°C pour obtenir un mâchefer sous forme d'un granulat irrégulier.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on élimine les corps métalliques contenus dans les ordures ménagères préalablement à leur calcination.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour soumettre le mâchefer à l'action des rayons ultraviolets et/ou infrarouges, on étale le mâchefer sur une surface sensiblement plane sans surépaisseurs.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on broie ladite matière jusqu'à obtenir un granulat dont les particules ont une granulométrie comprise entre celle du gravier et celle du sable.

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on broie ladite matière jusqu'à obtenir un granulat dont les particules ont une granulométrie analogue à celle du talc.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme un mélange contenant au moins 60% de granulat de mâchefer.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on forme un mélange contenant entre 70 et 90% de granulat de mâchefer.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un béton synthétique comme liant.

10. Procédé selon la revendication 2, caratérisé en ce que l'on traite des déchets qui comprennent des débris de démolition exempts de corps métalliques et/ou de bois.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit au moins un colorant lors de l'opération de mélange avec un liant.

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit au moins un insert dans le mélange lors de l'opération de moulage.

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13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on moule lesdites masses et on forme au moins un espace devant rester vide de matière au sein du matériau obtenu après durcissement du liant.

14. Matériau utile notamment pour la construction obtenu par le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 60% de mâchefer obtenu par calcination de déchets, le complément étant constitué par un liant à base de résine synthétique.

15. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend 70 à 90% de mâchefer.

16. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce que les particules de mâchefer ont une granulométrie comprise entre celle du gravier et celle du sable.

17. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce que les particules de mâchefer ont une granulométrie analogue à celle du talc.

18. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce que le liant est un béton synthétique.

19. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il est fractionné en masses distinctes et chacune desdites masses peut être obtenue par moulage ou coulage puis durcissement à température ambiante.

20. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un insert.

21. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un espace vide de matière.

22. Matériau selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un colorant.

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