FR2664169A1 - Method for treating toxic organic residues - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé pour le traitement de résidus organiques toxiques L'inventionProcess for the treatment of toxic organic residues The invention
concerne un procédé pour le traitement par pyrolyse de résidus comportant des parties organiques toxiques ou organo-toxiques, de relates to a process for the treatment by pyrolysis of residues comprising toxic or organo-toxic organic parts,
préférénce d'objets d'usage courant qui ont été frac- preference for everyday objects that have been broken
tionnés et comportent en particulier des parties métal- liques, selon lequel on soumet les effluents gazeux de la pyrolyse et les résidus solides de la pyrolyse and in particular have metallic parts, according to which the gaseous effluents from the pyrolysis and the solid residues from the pyrolysis are subjected
séparément à un traitement consécutif. separately from a consecutive treatment.
On connaît un procédé, s'appliquant principa- A process is known, applying principally
-0 lement à des objets d'usage courant fabriqués de métaux, comme par exemple des réfrigérateurs, des lave-linge, des automobiles et analogues, selon lequel, à des fins de réutilisation, on opère un fractionnement mécanique, un tri et une séparation par induction (séparation de parties métalliques, en fer et cuivre par exemple) Avec ce type de récupération, il subsiste un composant résiduel formé principalement de matières plastiques, caoutchouc, verre, bois, céramique, textiles et autres -0 Lement to everyday objects made of metals, such as for example refrigerators, washing machines, cars and the like, according to which, for reuse purposes, mechanical fractionation, sorting and separation are carried out. by induction (separation of metallic parts, in iron and copper for example) With this type of recovery, there remains a residual component formed mainly of plastics, rubber, glass, wood, ceramics, textiles and others
groupes de différentes matières.groups of different subjects.
Ces groupes de différentes matières du compo- These groups of different materials from the
sant résiduel sont en partie contaminés eux-mêmes par adjonction de liquides, comme par exemple d'agents de refroidissement ou de frigorigènes, d'huiles de toutes residual health are partly contaminated themselves by the addition of liquids, such as cooling agents or refrigerants, oils of all
sortes et d'autres composés hydrocarburés Les sub- kinds and other hydrocarbon compounds The sub-
stances contaminées comprennent notamment des composés d'hydrocarbures polychlorés, des composés phényliques chlorés ainsi que ce que l'on appelle des dioxines et Contaminated stanzas include in particular polychlorinated hydrocarbon compounds, chlorinated phenyl compounds as well as so-called dioxins and
des furanes.furans.
Par l'article de Lieselotte Becker "Das umstrittene Konzept der Pyrolyse" dans la "S-Uddeutsche By the article by Lieselotte Becker "Das umstrittene Konzept der Pyrolyse" in the "S-Uddeutsche
Zeitung du 16 Mars 1987, page 11 ", on connaît le trai- Zeitung of March 16, 1987, page 11 ", we know the treatment
tement de résidus comportant des parties organo-toxiques par pyrolyse (à des tempérarures dans le domaine de 300 à 7000 C sous exclusion d'oxygène) et un post-traitement thermique des gaz effluents de la pyrolyse (à des températures au-delà de 10000 C) L'article propose une of residues comprising organo-toxic parts by pyrolysis (at temperatures in the range of 300 to 7000 C under exclusion of oxygen) and a thermal post-treatment of the effluent gases from pyrolysis (at temperatures above 10000 C) The article proposes a
mise en décharge pour les résidus solides de la pyro- landfill for solid residues of pyro-
lyse. Or, comme les résidus de pyrolyse solides du type mentionné cidessus sont à traiter comme un déchet spécial d'après les règlements en vigueur, ils demandent lysis. However, as the solid pyrolysis residues of the type mentioned above are to be treated as special waste according to the regulations in force, they require
une mise en décharge à part.a separate landfill.
Le but de l'invention est de créer un procédé par lequel les résidus solides de la pyrolyse soient décontaminés et préparés, en vue d'une élimination, de 0 manière que des parties quantitatives substantielles perdent leur caractère de déchet spécial et ne demandent plus à être mises en décharge, mais puissent être transformées en matières valables pouvant être utilisées The object of the invention is to create a process by which the solid residues from pyrolysis are decontaminated and prepared for disposal, so that substantial quantitative parts lose their character as special waste and no longer require be landfilled, but can be transformed into valuable materials that can be used
économiquement ou en biens économiques. economically or in economic goods.
L 15 A cet effet, l'invention prévoit que l'on partage les résidus solides de la pyrolyse immédiatement après le processus de pyrolyse et alors qu'ils se L 15 For this purpose, the invention provides that the solid residues of pyrolysis are partitioned immediately after the pyrolysis process and while they are
trouvent encore dans l'atmosphère de pyrolyse (atmos- still find in the pyrolysis atmosphere (atmos-
phère inerte, insuffisance d'oxygène), en au moins deux composants ayant des grosseurs de grain différentes, avec prédominance de la teneur en carbone dans le composant à grain fin et avec prédominance des parties inertes dans le composant à gros grain, et que, ensuite, on soumet les composants séparément à un abaissement de inert sphere, insufficient oxygen), in at least two components having different grain sizes, with predominance of carbon content in the fine-grained component and with predominance of inert parts in the coarse-grained component, and that, then the components are subjected separately to a lowering of
é 5 la température puis au traitement consécutif. é 5 temperature and subsequent treatment.
Les composants résiduels du fractionnement des objets métalliques ont des grosseurs de grain ou de The residual components of the fractionation of metallic objects have grain or grain sizes.
fragments allant de quelques micromètres jusqu'à plu- fragments ranging from a few micrometers to more
sieurs centaines de millimètres En particulier leurs composants à grain très fin sont facilement enflam- mables Ils renferment les éléments formateurs de pollutions organo-toxiques, par exemple des halogènes tels que le chlore en tant qu'éléments présents à l'état de trace, qui peuvent former, dans des réactions ulté-35 rieures avec d'autres matières à l'état de trace, par exemple des matières plastiques qui ont seulement subi hundreds of millimeters In particular, their very fine-grained components are easily ignitable. They contain elements that form organo-toxic pollution, for example halogens such as chlorine as trace elements, which may form in subsequent reactions with other trace materials, for example plastics which have only undergone
un début de craquage, de nouveaux polluants organo- the beginning of cracking, new organic pollutants
toxiques, comme par exemple des dioxines Les composants résiduels contiennent d'importantes parties métalliques, qui peuvent seulement être séparées par induction en partie Les composants résiduels ont en outre des teneurs considérables en carbone Ces caractéristiques et compositions subissent en permanence -de larges fluctuations, également à la suite du processus de pyrolyse Les résidus solides de la pyrolyse ne sont en aucune façon comparables à des cendres, par exemple des cendres volantes de grain défini, de composition toxic, such as dioxins Residual components contain important metallic parts, which can only be partially separated by induction Residual components also have considerable carbon contents These characteristics and compositions are constantly subject to wide fluctuations, also as a result of the pyrolysis process The solid residues from pyrolysis are in no way comparable to ashes, for example fly ash of defined grain, of composition
homogène et de comportement analogue. homogeneous and of similar behavior.
Par le partage selon l'invention des résidus solides de la pyrolyse, réalisé par tamisage par exemple à l'intérieur même de l'atmosphère de pyrolyse et immédiatement à la suite de l'opération de transport pendant le processus de pyrolyse, par exemple dans un By the partitioning according to the invention of the solid residues of the pyrolysis, carried out by sieving for example inside the pyrolysis atmosphere itself and immediately following the transport operation during the pyrolysis process, for example in a
tambour tournant, on obtient une division en un com- rotating drum, we obtain a division into a
posant à gros grain et un composant à grain fin Ce dernier présente des parties carbonées nettement plus importantes, tandis que les parties inertes dominent dans le composant à gros grain La séparation s'effectue alors que les résidus solides de la pyrolyse sont à l'état chaud et fluide et que l'atmosphère inerte empêche l'allumage ou l'inflammation du grain fin Les coarse-grained and a fine-grained component The latter has markedly larger carbonaceous parts, while the inert parts dominate in the coarse-grained component The separation takes place while the solid residues of the pyrolysis are in the state hot and fluid and the inert atmosphere prevents ignition or ignition of the fine grain
composants sont ensuite soumis séparément à un traite- components are then subjected to a separate treatment
ment consécutif.consecutive.
Pour ce qui concerne le traitement consécutif du composant à gros grain, un mode de mise en oeuvre de l'invention prévoit que l'on sasse ce composant à gros grain de façon étanche au gaz hors de l'atmosphère de pyrolyse et on le réduit ensuite brusquement de la température de pyrolyse à une température inférieure à une plage de température permettant une formation35 régénérazive de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on opère après cela une répartition en une partie métallique et une partie inerte pauvre en métal. With regard to the subsequent treatment of the coarse-grained component, one embodiment of the invention provides for this coarse-grained component to be sieved gas-tight out of the pyrolysis atmosphere and reduced then suddenly from the pyrolysis temperature to a temperature below a temperature range allowing a regenerative formation of organo-toxic pollution in the presence of oxygen, and which is then distributed into a metallic part and a lean inert part made of metal.
-Le refroidissement ultrarapide ou refroidis- -Ultra-rapid cooling or cooling
sement de choc, à partir de la température de pyrolyse généralement supérieure à 6000 C jusque dans une plage de température qui est de préférence inférieure à 1000 C, s'effectue en quelques secondes seulement Il peut s'effectuer par refroidissement direct au moyen d'eau fraîche par exemple et/ou d'eau épurée du processus Ce refroidissement de choc évite la formation régénérative de polluants organo-toxiques en présence d'oxygène dans le gros grain Cette régénération peut avoir lieu seulement dans un domaine de température compris entre environ 400 et 1500 C et nécessite un temps de réaction de plusieurs minutes A des températires inférieures à shock absorption, from the pyrolysis temperature generally higher than 6000 C up to a temperature range which is preferably less than 1000 C, is carried out in just a few seconds It can be carried out by direct cooling by means of fresh water for example and / or purified water from the process This shock cooling avoids the regenerative formation of organo-toxic pollutants in the presence of oxygen in the coarse grain This regeneration can take place only in a temperature range between about 400 and 1500 C and requires a reaction time of several minutes At temperatures below
1001 C environ, elle ne se produit plus. About 1001 C, it no longer occurs.
On fait passer ensuite le gros grain refroidi et humide sur un tamis d'égouttage par exemple, par lequel il est débarrassé de l'au de refroidissement dans une large mesure L'eau séparée peut être réintroduite The cooled and wet coarse grain is then passed over a drip screen for example, by which it is freed from the cooling water to a large extent. The separated water can be reintroduced.
dans le processus.in the process.
Le gros grain ainsi déshydraté, peut être soumis à une induction par des électroaimants à courants de Foucault et les parties métalliques se prêtant à une The coarse grain thus dehydrated can be subjected to induction by eddy current electromagnets and the metal parts are suitable for
séparation par induction, peuvent ainsi être extraites. separation by induction, can thus be extracted.
Les parties métalliques sont amenées ensuite à un processus de flottation de métaux qui trie les métaux en plusieurs sortes La partie inerte restante du gros grain, qui est pauvre en métal, est de préférence chargée dans une trémie ou un silo en vue du traitement The metal parts are then brought to a metal flotation process which sorts the metals into several kinds. The remaining inert part of the coarse grain, which is poor in metal, is preferably loaded into a hopper or silo for processing.
consécutif La partie inerte représente l'un des compo- consecutive The inert part represents one of the
sants finaux désirés, utilisables économiquement. desired final health, usable economically.
Pour ce qui concerne le traitement consécutif du composant à grain f in, un mode de mise en oeuvre de l'invention prévoit que l'on refroidit ce composant à grain fin lentement de la température de pyrolyse et à As regards the subsequent treatment of the fine-grained component, an embodiment of the invention provides for this fine-grained component to be cooled slowly from the pyrolysis temperature and to
l'intérieur de l'atmosphère de pyrolyse, à une tempéra- the interior of the pyrolysis atmosphere, at a temperature
ture inférieure à une plage de température permettant -une formation régénérative de pollutions organo-toxiques en présence d'oxygène, et que l'on sasse ensuite le composant à grain fin de façon étanche hors de l'atmos- phère de pyrolyse puis on opère éventuellement une répartition supplémentaire en un composant combustible à ture below a temperature range allowing -a regenerative formation of organo-toxic pollution in the presence of oxygen, and that the fine-grained component is then squeezed tightly out of the pyrolysis atmosphere and then operated possibly an additional distribution into a combustible component to
haute valeur calorique et un composant inerte. high caloric value and an inert component.
Le refroidissement s'effectue de préférence indirectement dans un échangeur de chaleur et jusqu'à The cooling is preferably carried out indirectly in a heat exchanger and up to
une plage de température inférieure à 1001 C En procé- a temperature range below 1001 C In process
dant ainsi, on conserve le caractère fluide du composant à grain fin, mais on empêche la formation régénérative de polluants organo-toxiques par suite de l'insuffisance In this way, the fluid character of the fine-grained component is preserved, but the regenerative formation of organotoxic pollutants is prevented as a result of the insufficiency
d'oxygène dans l'atmosphère de pyrolyse. oxygen in the pyrolysis atmosphere.
Avant son refroidissement, on peut ajouter au composant à grain fin de la poussière chaude éliminée, provenant d'un dépoussiérage du gaz de pyrolyse prévu éventuellement avant la post-combustion thermique de ce gaz Ainsi, la poussière ne quitte pas l'atmosphère de pyrolyse. Après l'opération de refroidissement, le composant à grain fin et la poussière sont sassés de Before its cooling, it is possible to add to the fine-grained component hot removed dust, originating from a dedusting of the pyrolysis gas which may be provided before the thermal post-combustion of this gas. Thus, the dust does not leave the pyrolysis atmosphere. . After the cooling operation, the fine-grained component and the dust are removed from
façon étanche au gaz hors de l'atmosphère de pyrolyse. gas tight outside the pyrolysis atmosphere.
Une inflammation et une formation régénérative de polluants organo-toxiques dans le composant à grain fin refroidi, ne sont plus possibles dès lors en raison de Inflammation and the regenerative formation of organotoxic pollutants in the cooled fine-grained component are no longer possible due to
la basse température.low temperature.
Le composant à grain fin et la poussière The fine-grained component and dust
refroidis sont soumis à une nouvelle séparation granulo- cooled are subjected to a new granulo- separation
métrique (maille de séparation très au-dessous d'un mm). metric (separation mesh far below one mm).
Cette séparation est opérée par exemple par micro- This separation is carried out for example by micro-
tamisage ou, de préférence, par un séparateur à vent. sieving or, preferably, by a wind separator.
En appliquant cette dernière solution, on peut utiliser du gaz du processus refroidi et recyclé en tant que gaz de séparation La postséparation granulométrique retire du grain fin un composant à grain très fin, lequel présente de nouveau des teneurs en carbone bien plus élevées que le composant à grain fin résiduel et plus gros, dans lequel prédominent les parties inertes. Le flux plus grossier et inerte du grain fin, peut être envoyé ensuite à un silo pour gros grain inerte Le flux de grain très f in, riche en carbone, peut également être ensilé Il a le caractère d'un combustible solide et représente l'autre composant final By applying the latter solution, cooled and recycled process gas can be used as the separating gas. The particle-size post-separation removes a very fine-grained component from the fine grain, which again has much higher carbon contents than the component. with residual fine grain and larger, in which the inert parts predominate. The coarser and inert flow of fine grain can then be sent to an inert coarse grain silo The flow of very fine grain, rich in carbon, can also be ensiled It has the character of a solid fuel and represents the other final component
désiré et utilisable économiquement. desired and usable economically.
Les deux flux de grain fin peuvent être soumis, avant leur ensilage, à une séparation des métaux par induction, et la partie métallique séparée peut être décomposée en plusieurs sortes dans un processus de The two fine grain streams can be subjected, before their ensilage, to a separation of metals by induction, and the separated metallic part can be decomposed into several kinds in a process of
flottation de métaux.metal flotation.
Le résidu solide de la pyrolyse est ainsi décomposé finalement si l'on ne tient pas compte des The solid residue from the pyrolysis is thus decomposed finally if one does not take into account the
métaux séparés en deux groupes de matières économi- metals separated into two groups of economically
quement utiles, à savoir une fraction granulométrique très fine, riche en carbone, et une fraction fine et grossière pauvre en carbone Les deux fractions sont largement débarrassées de métaux susceptibles d'être séparés par induction L'élimination des déchets procure only useful, namely a very fine particle size fraction, rich in carbon, and a fine and coarse fraction poor in carbon. The two fractions are largely free of metals capable of being separated by induction. The elimination of waste provides
ainsi des matières résiduelles économiquement utili- thus economically useful residual materials
sables Le gros grain et le grain fin relativement grossier sont utilisables, par exemple, en tant que matériau de remplissage ou de construction dans la construction de routes et dans le génie civil Le processus de pyrolyse et le refroidissement de choc sands Coarse and relatively coarse fine grain can be used, for example, as filler or building material in road construction and civil engineering The pyrolysis process and shock cooling
assurent que ce matériau soit exempt de parties orga- ensure that this material is free from organic parts
niques et de polluants organo-toxiques et qu'il possède un caractère inerte La séparation avec échelonnement granulométrique des composants pauvres en carbone assure une pauvreté en carbone (limite supérieure de la teneur organic and toxic pollutants and that it has an inert character The separation with particle size distribution of the components low in carbon ensures a poverty in carbon (upper limit of the content
en carbone inférieure ou égale à 5 % environ). carbon about 5% or less).
La séparation avec échelonnement granulomé- Separation with a granulometric spreading
trique garantit en outre la limitation de la teneur en constituants à grain très fin/poussière susceptibles de gonfler. La séparation de métaux par induction assure que le matériau soit pauvre en métaux susceptibles trique also guarantees the limitation of the content of very fine-grained constituents / dust liable to swell. Separation of metals by induction ensures that the material is poor in susceptible metals
d'être séparés par induction.to be separated by induction.
Le composant résiduel à grain très fin est utilisable, par exemple, en tant que combustible solide dans des chauffages directs au charbon pulvérisé, sans The very fine-grained residual component can be used, for example, as solid fuel in direct pulverized coal heating, without
séparation de cendres.separation of ashes.
Dans une telle application, la séparation granulométrique sélective du composant riche en carbone, garantit un pouvoir calorifique suffisamment élevé La séparation de métaux par induction et l'extraction du grain très fin garantissent que le matériau soit pauvre en métaux augmentant l'usure par broyage et soit à grain In such an application, the selective particle size separation of the carbon-rich component guarantees a sufficiently high calorific value. The separation of metals by induction and the extraction of very fine grain guarantee that the material is poor in metals increasing the wear by grinding and either grain
aussi fin que possible.as thin as possible.
Par le refroidissement dans l'atmosphère de pyrolyse inerte, on obtient que le matériau soit exempt By cooling in the inert pyrolysis atmosphere, the material is obtained to be free
de parties organo-toxiques polluant le gaz de combus- organo-toxic parts polluting the combustion gas
tion.tion.
Le processus de pyrolyse confère un comporte- The pyrolysis process confers a behavior-
ment uniforme définissable quant aux cendres, ce qui uniformly definable as regards the ashes, which
influe sur la qualité du produit.influences the quality of the product.
Il est particulièrement avantageux que l'ap- It is particularly advantageous if the ap-
plication du procédé selon l'invention fasse perdre le caractère de déchet et de substance nuisible aux résidus solides de la pyrolyse et décompose ces résidus en substances utiles réutilisables et que des formations régénératives de constituants organo-toxiques dans les application of the process according to the invention makes it lose the character of waste and of substance harmful to the solid residues of pyrolysis and decomposes these residues into reusable useful substances and that regenerative formations of organotoxic constituents in the
résidus solides de la pyrolyse soient évitées. solid residues from pyrolysis are avoided.
Le dessin annexé montre une représentation The attached drawing shows a representation
schématique d'un exemple de mise en oeuvre de l'inven- schematic of an example of implementation of the invention
tion.tion.
Des résidus comportant des parties organo- Residues with organo-
toxiques, provenant par exemple d'installations de dilacération de métaux, sont amenés à un tambour de pyrolyse, représenté schématiquement, et sont exposés dans celui-ci à un processus de carbonisation à basse température sous atmosphère de pyrolyse (insuffisance d'oxygène, atmosphère inerte) Les résidus solides de la pyrolyse sont désignés par 2 L'atmosphère de pyrolyse est désignée par 3 Le gaz effluent de la pyrolyse, portant la référence 4, est amené à un dépoussiérage par cyclone 5 Le gaz de pyrolyse dépoussiéré 6 est envoyé à une post- combustion thermique par exemple La référence 7 désigne la poussière séparée Les résidus solides de la pyrolyse sont partagés, dans une machine à tamiser 8 et à l'intérieur de l'atmosphère de pyrolyse 3, en un toxic, for example from metal shredding plants, are brought to a pyrolysis drum, shown diagrammatically, and are exposed therein to a carbonization process at low temperature under a pyrolysis atmosphere (insufficient oxygen, atmosphere inert) The solid pyrolysis residues are designated by 2 The pyrolysis atmosphere is designated by 3 The effluent gas from the pyrolysis, marked with the reference 4, is brought to a dedusting by cyclone 5 The deduced pyrolysis gas 6 is sent to thermal post-combustion for example The reference 7 designates the separated dust The solid residues from the pyrolysis are divided, in a sieving machine 8 and inside the pyrolysis atmosphere 3, into a
composant 9 à gros grain et un composant 10 à grain fin. component 9 with coarse grain and component 10 with fine grain.
Ce dernier est refroidi indirectement, dans l'atmosphère de pyrolyse 3, au moyen d'un échangeur de chaleur 11 représenté schématiquement Le composant à gros grain est extrait à chaud de l'atmosphère de pyrolyse 3 par sassement puis soumis à un refroidissement de choc par de l'eau de refroidissement 12, donc par refroidissement direct Après avoir été refroidi, on fait passer le The latter is cooled indirectly, in the pyrolysis atmosphere 3, by means of a heat exchanger 11 shown diagrammatically. The coarse-grained component is extracted hot from the pyrolysis atmosphere 3 by sassement and then subjected to shock cooling. by cooling water 12, therefore by direct cooling After having been cooled, the
composant à gros grain 13 par un tamis d'égouttage 14. coarse grain component 13 through a drip screen 14.
Le composant à gros grain déshydraté est désigné par 15. The dehydrated coarse grain component is designated by 15.
L'eau de refroidissement 16 est réintroduite dans le processus Un dispositif consécutif d'induction par courants de Foucault est désigné par 17 Les métaux 18 séparés par induction, sont amenés à un processus de flottation Le gros grain 19 pauvre en métal et inerte, The cooling water 16 is reintroduced into the process A consecutive eddy current induction device is designated by 17 The metals 18 separated by induction, are brought to a flotation process The coarse grain 19 lean in metal and inert,
-est introduit dans une trémie 20 pour la fraction inerte. -is introduced into a hopper 20 for the inert fraction.
Le composant 10 à grain fin lequel est refroidi lentement dans l'atmosphère de pyrolyse 3, à la différence du composant 9 à gros grain -, est sassé ensuite hors de l'atmosphère de pyrolyse 3 et envoyé au The fine-grained component 10 which is slowly cooled in the pyrolysis atmosphere 3, unlike the coarse-grained component 9 -, is then crushed out of the pyrolysis atmosphere 3 and sent to the
moyen d'un gaz de séparation (par exemple du gaz re- by means of a separation gas (for example gas
froidi du processus) à un séparateur 23 La référence 24 désigne le mélange de gaz du processus et de grain très fin Un filtre textile 25 sépare ensuite le gaz ayant servi à la séparation et le grain très fin Après avoir été débarrassé du grain très fin, le gaz de séparation 26 est réintroduit dans le processus 27 désigne le grain très fin riche en carbone, tandis qu'un grain fin inerte et plus grossier porte la référence 28 Du grain fin relativement grossier et pauvre en métal, désigné par 29, est introduit dans la trémie 20, tandis que du cooled from the process) to a separator 23 Reference 24 designates the mixture of process gases and very fine grain A textile filter 25 then separates the gas used for the separation and the very fine grain After having been rid of the very fine grain, the separation gas 26 is reintroduced into the process 27 designates the very fine grain rich in carbon, while an inert and coarser fine grain is marked 28 The relatively coarse and lean metal fine grain, designated by 29, is introduced in hopper 20, while
grain très fin riche en carbone et pauvre en métal, est envoyé dans une trémie 31 pour la fraction de grain très fin riche en carbone. very fine grain rich in carbon and poor in metal, is sent to a hopper 31 for the fraction of very fine grain rich in carbon.
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FR2664169B1 (en) | 1993-12-24 |
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