FR2746037A1 - Procede de traitement par vitrification de dechets amiantiferes, notamment issus du batiment, et installation de mise en oeuvre dudit procede - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation de traitement par vitrification de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment. Conformément à l'invention, les déchets à traiter sont d'abord broyés grossièrement et mélangés pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge est soumise à un préchauffage à une température sensiblement comprise entre 800 deg.C et 1000 deg.C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres, présentes dans la charge, l'évaporation de l'eau, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes. La charge préchauffée pénètre dans une chambre de fusion (12) où est réalisé un bain de fusion dont la température est voisine de 1400 deg.C. Les fragments métalliques encore présents dans la charge peuvent décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont (16) du bain de fusion, tandis que le vitrifiat s'écoule en continu vers une partie aval (17) dudit bain pour être récupéré par coulée en fin de traitement.

Description

La présente invention concerne le traitement par vitrification de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles.
Les déchets amiantifères, et en particulier ceux qui proviennent de la décontamination des bâtiments, posent un problème particulier et de plus en plus aigu de traitement pour les rendre inoffensifs. En effet, l'amiante a été très utilisé dans l'industrie et le bâtiment en raison de son coût modique et de ses propriétés bien connues de tenue à la température et d'isolation. C'est seulement il y a une vingtaine d'années que les dangers des fibres d'amiante pour les voies respiratoires (asbestose, différentes variantes de cancer du poumon), ont été mis en évidence, ce qui a abouti à interdire les variétés les plus nocives de l'amiante, ainsi que le flocage des bâtiments. I1 est rappelé que la nocivité de l'amiante est essentiellement liée à sa morphologie sous forme de fibres extrêmement fines, et non à sa composition chimique qui est quant à elle tout à fait banale.
Dans le cas de déchets amiantifères provenant de la décontamination des bâtiments, ces déchets sont extrêmement hétérogènes du fait que l'amiante a souvent été associé à d'autres matériaux pour réaliser l'isolation des bâtiments, et aussi du fait d'une teneur en eau très élevée imposée par les conditions d'enlèvement de ces déchets. De tels déchets amiantifères arrivent généralement des chantiers dans des sacs de cinquante litres environ, en matière plastique, et ils contiennent une proportion de matières minérales (amiante, plâtre, ciment, laines minérales), une proportion d'eau (l'amiante est en effet presque toujours arrosé lors de l'enlèvement, pour stabiliser les poussières, et de plus certains procédés de nettoyage à l'eau sous pression saturent d'eau la masse fibreuse), une proportion de matières combustibles (en particulier des matières plastiques provenant en grande partie des films de confinement, généralement en polyéthylène, mais aussi une proportion d'autres matières plastiques telles que polyamide de tapis, matières auxquelles s'ajoute du bois ou d'autres matières combustibles), et aussi de matières métalliques (il s'agit principalement d'acier utilisé pour les suspentes de faux-plafonds, et les grillages de soutènement des flocages de grande épaisseur, avec en outre éventuellement quelques quantités de cuivre ou d'aluminium). Cette grande hétérogénéité des déchets amiantifères complique en fait considérablement leur traitement.
On peut citer pour mémoire les procédés utilisés dans certains pays de stabilisation avant mise en décharge consistant à diluer les fibres dans une masse importante de liant hydraulique, le résidu obtenu étant envoyé en décharge après séchage. De tels procédés sont coûteux dans la mesure où ils exigent un tri préalable et des quantités importantes de liant, et de plus la tenue sur une longue durée n'est pas certaine, de sorte que la sécurité reste finalement douteuse.
Diverses tentatives se sont également orientées vers des procédés de décomposition thermique consistant à chauffer l'amiante à une certaine température (5000C à 9000C), de manière à décomposer les fibres pour former d'autres constituants. On pourra en particulier se référer aux documents EP-A-0.484.866 et EP-A-0.344.563. Toutefois de tels procédés se sont heurtés à des difficultés importantes sur le plan du transport et de la valorisation d'un produit en réalité très pulvérulent, dont l'innocuité est en outre fortement contestée par les spécialistes.
Finalement, il apparaît que la vitrification assure seule une destruction complète des fibres nocives tout en permettant une totale banalisation du résidu.
Diverses techniques de vitrification ont été testées, et l'on distingue fréquemment les procédés par torche à plasma, les procédés par conduction, et les procédés par induction.
Le procédé par torche à plasma utilise un outil prestigieux mais extrêmement coûteux qui permet d'atteindre des températures très élevées (plus de 20000C) . On pourra par exemple se référer au document EP-A-565.420. Le principe général d'un tel procédé repose sur le fait que tous les composants des déchets sont globalement fondus grâce aux températures extrêmement élevées concernées, qu'il s'agisse de matières plastiques ou de matières métalliques dont les fragments d'acier. Toutefois, l'investissement d'une telle installation est très lourd et les coûts de maintenance sont élevés du fait de la sophistication de l'équipement. En outre, les très hautes températures développées localement ainsi que les chocs thermiques permanents, nuisent à la bonne tenue des réfractaires. I1 s'agit donc d'un procédé global et théoriquement satisfaisant pour rendre inertes les déchets amiantifères, y compris ceux issus du bâtiment, mais au prix de dépenses considérables.
Les procédés par conduction ou par induction sont également coûteux. En outre, les procédés par conduction ne conviendraient pas pour traiter des déchets amiantifères issus du bâtiment, car la nécessité d'une atmosphère réductrice rendrait problématique l'utilisation de tels procédés pour des déchets contenant des matières combustibles.
Finalement, les procédés de vitrification connus, même s'ils mettent en oeuvre des technologies de pointe, ne présentent pas encore une fiabilité suffisante, et ils se prêtent mal au traitement de déchets très hétérogènes, ce qui est justement le cas des déchets amiantifères provenant des chantiers de décontamination des bâtiments, à moins naturellement de mettre en oeuvre des coûts de traitement extrêmement élevés.
I1 existe bien entendu d'autres techniques de vitrification qui ont été expérimentées pour traiter des déchets de types divers autres que les déchets amiantifères, en général des déchets toxiques notamment des déchets hospitaliers, ainsi que des résidus de fumées d'incinération d'ordures ménagères (REFIOM) . On pourra par exemple se référer au document FR-A-2.704.047 pour le traitement de déchets hospitaliers utilisant une torche à plasma, et aux documents FR-A-2.692.178 et FR-A-2.689.213 illustrant des techniques de vitrification de déchets à four tournant et électrobrûleur ou torche à plasma.
L'arrière-plan technologique est également illustré par le document FR-A-2.711.078 illustrant une technique polyvalente de traitement de déchets par vitrification, visant à traiter simultanément des produits toxiques et des résidus aptes à la vitrification. La vitrification est alors principalement utilisée pour son aptitude à piéger des substances toxiques dans une matrice vitreuse. Les produits toxiques et résidus aptes à la vitrification qui sont mentionnés dans ce document, ont en commun d'être des matières peu combustibles, de sorte que le pré-traitement thermique qui est mentionné vise principalement à diminuer le volume des résidus sans qu'il y ait véritablement une combustion de ceux-ci. Les résidus sous forme de cendres sont soit pyrolysés dans un four tournant qui les brasse, soit admis directement par une vis d'enfournement dans une chambre de fusion. Une telle installation serait toutefois impropre au traitement de déchets amiantifères issus du bâtiment : en effet, si l'on enfournait des sacs de résidus dans le four tournant, ceci générerait des bouffées de fumée considérables contenant des imbrûlés, obligeant à surdimensionner les installations de traitement des fumées, et de plus l'absence d'injection d'air ne permettrait pas de réaliser une combustion satisfaisante des matières plastiques présentes dans les charges. Si ces déchets étaient amenés par l'autre voie, à savoir la vis d'enfournement direct dans la chambre de fusion, alors les températures de bain indiquées montrent que les fragments métalliques tels que les fragments d'acier resteraient solides et non oxydés, et viendraient perturber le bain de fusion (en effet le soutirage en partie basse du fondoir se limite aux métaux liquides, c'est-à-dire aux portions en aluminium, plomb, zinc, cuivre). De plus, les matières plastiques se décomposeraient à très haute température avec formation de polluants nocifs, tels que dioxynes et oxydes d'azote NOx.
L'invention a précisément pour but de concevoir une technique de traitement par vitrification de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment, ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations des techniques connues précitées. Le but de l'invention est donc de concevoir une technique de traitement qui soit à la fois simple, fiable, et de faible coût d'exploitation.
Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un procédé de traitement par vitrification de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles, caractérisé en ce que les déchets à traiter, ensachés dans des sacs en matière plastique, sont d'abord broyés grossièrement et mélangés pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge est soumise à un préchauffage dans une chambre de préchauffage à une température sensiblement comprise entre 8000C et 10000C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres présentes dans la charge, l'évaporation de veau, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes dans ladite charge, avant d'arriver dans une chambre de fusion où est réalisé un bain de fusion dont la température est voisine de 14000C, les fragments métalliques encore présents dans la charge pouvant décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont du bain de fusion, tandis que le vitrifiat s'écoule en continu vers une partie aval dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement.
Ainsi, le procédé précité prend parfaitement en compte la composition et le caractère hétérogène des déchets amiantifères : les phases préliminaires de broyage et de mélangeage permettent de réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon très satisfaisante malgré le caractère très hétérogène des déchets à traiter.
En outre, le traitement de préchauffage des déchets ne requiert que très peu d'énergie, la chaleur nécessaire au préchauffage des matières minérales et à l'évaporation de l'eau étant en effet apportée par la combustion des matières plastiques présentes dans la charge. On peut donc réserver l'énergie noble au traitement de fusion proprement dite, en limitant ainsi les gammes de températures puisque les fragments métalliques encore présents, notamment en acier, sont décantés en amont du bain de fusion et peuvent être extraits.
De préférence, l'air nécessaire pour la combustion des matières plastiques lors du préchauffage de la charge est réchauffé par les fumées de la chambre de préchauffage, et les fumées chaudes issues de la chambre de fusion passent à contre-courant dans la chambre de préchauffage en transmettant leur énergie thermique à la charge soumise au préchauffage. On obtient ainsi une très bonne récupération de l'énergie mise en oeuvre, qui permet de diminuer considérablement le coût de l'étape préliminaire de préchauffage des déchets broyés et mélangés. Cette récupération d'énergie permet d'ailleurs non seulement de limiter la consommation d'énergie, mais aussi de réduire le volume de fumées produites, et donc de travailler avec une unité de traitement de fumées qui peut être de faibles dimensions.
Avantageusement encore, les fragments métalliques décantés sont par intermittence chauffés à une température suffisante pour achever leur fusion, puis évacués du bain de fusion par coulée. La décantation des ferrailles à l'état solide ou pâteux permet de limiter la température de fusion et de coulée des matières minérales, et donc de réduire dans des proportions considérables la corrosion des réfractaires. Ainsi, dès que la couche de fragments métalliques décantés atteint un niveau prédéterminé, il suffit de chauffer ces fragments pour achever leur fusion, et d'organiser leur coulée pour vidanger la cuve.
Avantageusement aussi, le vitrifiat séjourne au niveau de la partie aval du bain de fusion jusqu'à obtention d'un vitrifiat homogène avant d'être évacué par coulée continue. Ce temps de séjour sera par exemple sensiblement compris entre 30 et 60 minutes. Ceci permet d'améliorer notablement l'homogénéité du vitrifiat, et donc sa coulabilité.
L'invention concerne également une installation de mise en oeuvre du procédé de traitement précité, ladite installation étant remarquable en ce qu'elle comporte
- un broyeur alimenté en déchets ensachés à traiter
- un mélangeur agencé en aval du broyeur;
- une chambre de préchauffage alimentée en charge broyée et mélangée, ladite chambre étant équipée de brûleurs air-gaz et de moyens pour injecter de l'air chaud;
- une chambre de fusion dont l'entrée communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage, et comportant une cuve amont de décantation et une cuve aval d'homogénéisation au-dessus desquelles sont agencés des brûleurs oxy-gaz
- une cuve de récupération de vitrifiat extérieure à la chambre de fusion et communiquant avec la cuve aval de cette dernière, ladite cuve de récupération étant équipée d'un moyen de coulée obturable
- des moyens de récupération et de traitement des fumées en communication avec la partie haute de la chambre de préchauffage.
De préférence, la chambre de préchauffage est à soles inclinées successives, munies chacune de moyens mécaniques de poussage des produits qui s'y trouvent, au moins les soles les plus en amont présentant des orifices servant à l'injection d'air qui est chaud dans ladite chambre de préchauffage. En particulier, les orifices d'injection d'air chaud sont reliés à un circuit d'air associé, pour le réchauffage de l'air injecté, aux moyens de récupération des fumées.
De préférence alors, la chambre de préchauffage est alimentée en partie haute par une vis d'enfournement répartissant la charge sur la sole supérieure.
I1 pourra s'avérer intéressant de prévoir que la chambre de préchauffage soit équipée latéralement de moyens pour injecter de l'eau de refroidissement. Un tel refroidissement pourra notamment s'avérer nécessaire lorsque la proportion de matières plastiques est anormalement élevée.
Avantageusement encore, la chambre de fusion communique avec la chambre de préchauffage par une ouverture commune servant à la fois à l'enfournement des matières sous l'action des moyens mécaniques de poussage de la sole inférieure, et au passage à contre-courant des fumées de ladite chambre de fusion. La présence d'une telle ouverture commune est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle permet l'utilisation du passage des fumées de la chambre de fusion à contre-courant pour participer aux échanges thermiques développés dans la chambre de préchauffage.
Selon une autre caractéristique particulière, la cuve amont de la chambre de fusion pourra être équipée d'électrodes de chauffage et d'une busette de coulée interruptible, ce qui permet d'organiser de façon simple et pilotable la fusion et la récupération intermittente des ferrailles.
De préférence encore, la cuve aval de la chambre de fusion est séparée de la cuve amont de ladite chambre par un muret, et elle communique par un couloir formant siphon avec la cuve extérieure de récupération de vitrifiat. En particulier, la cuve aval et/ou le muret associé sont équipés de moyens d'injection de bulles d'air.
De préférence enfin, la cuve de récupération de vitrifiat est réalisée sous la forme d'une chambre fermée équipée latéralement d'au moins un brûleur oxy-gaz, et elle comporte un moyen de coulée obturable constitué par une busette d'écoulement en partie basse et un poinçon mécanisé assurant la régulation du débit de coulée.
D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures des dessins annexés où
- la figure 1 illustre schématiquement une installation complète conforme à l'invention permettant de mettre en oeuvre le procédé de traitement selon l'invention, afin de vitrifier des déchets amiantifères issus du bâtiment
- la figure 2 est une coupe illustrant à plus grande échelle la chambre de préchauffage du four d'incinération faisant partie de l'installation précitée
- la figure 3 est une coupe à plus grande échelle de la chambre de fusion du même four d'incinération, et la figure 4 en est la coupe associée selon IV-IV (sans le bain de fusion).
La figure 1 illustre une installation 1 de traitement par vitrification de déchets amiantifères, plus particulièrement adaptée au traitement de déchets issus du bâtiment, qui incluent une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles. Les déchets à traiter arrivent au niveau d'un poste 2 d'alimentation équipé d'un tapis de convoyage 3, sous forme de sacs 4, par exemple des sacs de 50 litres en polyéthylène du type de ceux bien connus pour être utilisés sur les chantiers. Ainsi que cela a été indiqué plus haut, ces déchets se présentent sous une forme très hétérogène, en contenant à la fois des matières minérales, de l'eau, des matières combustibles, et des matières métalliques, ces dernières étant essentiellement constituées d'acier.
Conformément à une première étape du procédé, et comme schématisé par la flèche 5, les déchets à traiter, ensachés dans des sacs en matière plastique 4, sont d'abord broyés grossièrement dans un broyeur 6, par exemple un broyeur à marteaux, puis ces déchets broyés sont amenés, comme cela est schématisé par la ligne 7, à un mélangeur vertical 8 de grande contenance. Cette phase préliminaire de broyage et de mélangeage est essentielle dans le cadre du procédé de traitement de l'invention, car elle vise à répartir de manière sensiblement constante la part combustible du déchet, en corrigeant ainsi le caractère très hétérogène de celui-ci. Dans la pratique, les films plastiques de confinement, qui sont en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle, constitueront l'essentiel de cette part combustible, c'est-à-dire représenteront une proportion d'environ 2 à 6 W en poids. Un broyage grossier sera suffisant, et dans la pratique une granulométrie de 5 à 30 mm pourra convenir. Le mélange intime des déchets broyés permet ainsi d'obtenir une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène.
Comme schématisé par la ligne 9, cette charge est amenée à un four d'incinération 10, et plus précisément dans une chambre à préchauffage 11 de ce four d'incinération. Le four d'incinération 10, dont la structure sera décrite plus en détail en référence aux figures 2 à 4, comporte basiquement une chambre de préchauffage amont 11 et une chambre de fusion aval 12 communiquant directement avec la chambre de préchauffage 11. Dans la chambre de préchauffage 11, la charge est soumise à un préchauffage à une température sensiblement comprise entre 8000C et 10000C afin de réaliser l'évaporation de l'eau, la combustion des matières plastiques ou autres présentes dans la charge, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes dans ladite charge. Cette étape de combustion oxydante, qui est très différente d'une pyrolyse préliminaire que l'on pouvait rencontrer dans certaines techniques de traitement de déchets toxiques, est essentielle dans le cadre de l'invention. Le préchauffage des déchets dûment broyés et mélangés permet en effet de réaliser dans cette chambre de préchauffage à la fois la combustion des matières plastiques présentes dans la charge, l'évaporation de veau, et l'oxydation des matières métalliques, ainsi que la montée en température des matières minérales avec une déshydratation complète de celles-ci, et aussi éventuellement une décomposition exothermique (on sait notamment que le chrysotile se décompose en silice et en forstérite entre 8000C et 9000C).
Un préchauffage à une température sensiblement comprise entre 8000C et 10000C, et plus particulièrement entre 8000C et 9000C, sera dans la pratique suffisant. La combustion des matières plastiques apporte la chaleur nécessaire au préchauffage des matières minérales et à l'évaporation de l'eau, de sorte que le préchauffage des déchets requiert une consommation d'énergie minimale, ce qui constitue un avantage très important.
Contrairement aux techniques connues précitées de vitrification des déchets amiantifères, utilisant une torche à plasma pour une fusion des déchets à des températures dépassant 16000C, on met en oeuvre dans le cadre du procédé de l'invention un traitement continu, la charge arrivant progressivement dans le four d'incinération 10 à partir du mélangeur 8. Pour une bonne régularité de l'alimentation, on utilisera de préférence une vis d'enfournement 14 montée en partie haute de la chambre de préchauffage 11 de ce four d'incinération. La commande de la vis d'enfournement 14 assure une amenée régulière de la charge dans la chambre de préchauffage 11. On est donc loin des techniques antérieures selon lesquelles les sacs de déchets étaient directement enfournés dans le bain de fusion, selon une alimentation bien entendu discontinue. La chaleur résultant de la combustion des matières plastiques est donc ici utilisée de façon optimale lors de cette étape de préchauffage. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement l'un de deux brûleurs air-gaz 40 servant à assurer le niveau thermique désiré à l'intérieur de la chambre de préchauffage 11.
Lors de l'étape suivante, la charge ainsi préchauffée arrive dans la chambre de fusion 12 où est réalisé un bain de fusion 15 dont la température est voisine de 14000C, et les fragments métalliques encore présents dans la charge peuvent décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont 16 du bain de fusion, tandis que le vitrifiat s'écoule en continu vers une partie aval 17 dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement. L'énergie noble, apportée par des brûleurs oxygaz 60 équipant la chambre de fusion 12, assurent le niveau thermique désiré pour l'obtention d'un bain de fusion dont la température reste voisine de 14000C, ce qui est inférieur d'au moins 2000C à la température rencontrée dans les techniques précitées de vitrification des déchets amianti fères utilisant une torche à plasma.
L'entrée de la chambre de fusion 12 communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage 11, au niveau d'une ouverture commune 13. Ainsi qu'on le verra par la suite, la chambre de fusion 12 présente un ciel complètement fermé, si bien que les fumées chaudes issues de cette chambre de fusion ne peuvent que passer par l'ouverture commune 13 pour pénétrer à contre-courant dans la chambre de préchauffage 11, de sorte que l'énergie des fumées chaudes est alors transmise directement à la charge qui est en cours de préchauffage dans la chambre 11.
L'échappement des fumées chaudes est en effet seulement prévu au niveau de la chambre de préchauffage 11, ici par au moins une sortie 27 ménagée en partie haute, et communiquant avec un circuit 28 menant à des moyen 29, 30 de récupération et de traitement qui vont maintenant être décrits plus en détail.
Comme dans tout incinérateur, on trouve une chambre de post-combustion 31 qui est nécessaire pour s'assurer de la combustion complète des gaz avant rejet à l'atmosphère. A l'intérieur de cette chambre 31 garnie de réfractaires, plusieurs rétrécissements et élargissements successifs peuvent être ménagés, afin de favoriser la décantation des poussières résiduelles. Selon un aspect intéressant du procédé selon l'invention, il est prévu d'utiliser l'énergie thermique de ces gaz brûlés afin de réchauffer non seulement l'air qui doit être dirigé vers la chambre de préchauffage pour la combustion des matières combustibles, mais aussi l'air comburant arrivant aux brûleurs air-gaz équipant ladite chambre de préchauffage.
Ainsi, les gaz brûlés passent par une canalisation 32 sortant de la chambre de post-combustion 31, pour pénétrer dans un récupérateur 33, duquel ils sortent par une canalisation 34 menant à un dispositif 30 de traitement de fumées de type conventionnel.
On trouve successivement un ensemble de filtres 35 servant à piéger toutes les poussières, y compris les plus fines (filtration absolue) un refroidisseur à l'eau 36 (souvent dénommé quench de refroidissement par pulvérisation d'eau), puis une colonne 37 de neutralisation des acides par arrosage à l'eau sodée, et enfin un ventilateur général de tirage 38 servant également à assurer la dépression dans l'installation, et une cheminée d'échappement 39. Ces moyens de traitement de fumées sont bien connus et ne nécessitent pas d'être décrits plus en détail.
Un circuit d'air chaud 26 est associé à la chambre de préchauffage 11 du four d'incinération 10, lequel circuit se termine au niveau de branches, ici au nombre de trois, notées 26.1, 26.2, 26.3, alimentant les soles inclinées de la chambre de préchauffage 11. Ce circuit d'air chaud 26 présente également une branche de dérivation 41 associée à l'alimentation en air comburant des brûleurs air-gaz 40 de la chambre de préchauffage 11.
Il est important de noter que le circuit d'alimentation recevant de l'air frais à son entrée traverse le récupérateur 33, ce dernier assurant ainsi le réchauffage de l'air.
On utilise de ce fait tous les avantages d'une récupération de l'énergie des fumées de la chambre de préchauffage au moyen d'un échangeur qui réchauffe l'air de combustion injecté dans cette chambre. On pourra par exemple utiliser un récupérateur 33 de type tubulaire, et les fumées ainsi refroidies en aval du récupérateur 33 sont alors envoyées vers l'équipement de traitement de fumées 30 précédemment décrit. On a en outre représenté schématiquement un capteur de température 64 et une sonde de mesure d'oxygène 65 piqués sur la canalisation 32 en sortie de la chambre de post-combustion 31. En effet, la mesure de température des fumées avant le récupérateur 33 sert à commander la puissance des brûleurs air-gaz 40 de la chambre de pré chauffage 11 dans le cas où un apport d'énergie est nécessaire, ou à l'inverse à commander un débit d'injection d'eau de refroidissement dans le cas où un tel refroidissement de la chambre de préchauffage s'avère nécessaire (les moyens d'injection d'eau de refroidissement équipant la chambre de préchauffage seront décrits plus loin en référence à la figure 2). La sonde de mesure d'oxygène 65 sert quant à elle à commander le débit d'air chaud injecté dans la chambre de préchauffage 11.
Dans la chambre de fusion 12, on trouve une partie amont 16 du bain de fusion au niveau d'une cuve de décantation et une partie aval 17 dudit bain de fusion au niveau d'une cuve d'homogénéisation, ainsi que cela sera décrit plus en détail en référence aux figures 3 et 4. Une cuve de récupération de vitrifiat 18 (souvent dénommée "feeder" par les spécialistes) extérieure à la chambre de fusion 12 est en outre prévue, cette cuve de récupération communiquant avec la cuve aval de la chambre de fusion 12, et elle est équipée d'un moyen de coulée obturable avec un orifice inférieur 19 permettant de déverser le vitrifiat liquide en amont de moyens de récupération 20 dont l'agencement est classique. Ces moyens 20 comportent successivement un chenal métallique incliné 21, de préférence à circulation d'eau, un bac tampon 22 régulé en niveau et en température, dans lequel est présent un liquide de refroidissement, un tapis de convoyage incliné 23 pour remonter les produits solidifiés sous forme de granulés de silice, pour se déverser dans une trémie de réception 24 avec couloir orientable vers les bennes à résidus (non repré- senté ici) recevant ainsi le produit inerte 25 de fin de traitement.
On a schématisé par la flèche 66 la coulée directe de fragments métalliques décantés dans la partie amont 16 de la chambre de fusion, ces fragments principalement constitués d'acier étant, par intermittence, chauffés à une température suffisante pour achever leur fusion, afin de pouvoir être évacués du bain de fusion 15 par coulée. Il s'agira en fait des fragments métalliques les plus massifs, les fragments les plus fins étant quant à eux totalement oxydés lors du préchauffage. Ce principe de décantation des ferrailles à l'état solide ou pâteux est très intéressant, dans la mesure où il permet de limiter la température de fusion et de coulée des matières minérales, et donc de réduire dans des proportions considérables la corrosion des réfractaires. C'est ainsi que l'on peut se contenter d'avoir un bain de fusion qui est à une température proche de 14000C à 14500C. A cette température, les fragments d'acier présents dans le mélange ne sont pas encore à l'état liquide, de sorte qu'ils décantent dans le fond de la cuve, pendant que le vitrifiat s'écoule vers la partie aval de la chambre de fusion. Il suffit alors d'organiser, à la demande, la fusion de ces fragm sorties de fumées 42 dont une seule est visible ici. On distingue également l'un 40 des deux brûleurs air-gaz alimentés à partir de la conduite 41 en air comburant. La chambre de préchauffage 11 est en outre équipée de moyens 26 pour injecter de l'air chaud, conformément à un circuit dont l'amont a été précédemment décrit en référence à la figure 1. La chambre de préchauffage 11 est à soles inclinées successives, ici au nombre de trois, référencées 44.1, 44.2, 44.3. Des moyens mécaniques de poussage des produits, notés 46.1, 46.2, 46.3 sont associés à chacune de ces soles inclinées 44.1, 44.2, 44.3, ces moyens mécaniques étant actionnés par des organes de commande pilotés dans le cadre général du process, par des moyens classiques non représentés ici. La charge 50 présente sur chacune des soles successives peut alors être poussée plus bas, vers une sole inférieure, et, pour la dernière sole (référencée 44.3) vers l'entrée directe dans la chambre de fusion 12, en passant par l'ouverture commune 13. Cette ouverture commune 13 sert ainsi à la fois à l'enfournement des matières sous l'action des moyens mécaniques de poussage 46.3 de la sole inférieure 44.3, et à l'évacuation et au passage à contrecourant des fumées de la chambre de fusion. La vis d'enfournement 14 est agencée au droit de la sole supérieure 44.1, afin de répartir la charge sur cette sole supérieure.
Des orifices servant à l'injection d'air chaud sont ménagés dans certaines au moins des soles inclinées de la chambre de préchauffage. Sur la vue schématique de la figure 1, il était prévu d'alimenter en air chaud chacune des trois soles inclinées à partir des branches de circuits 26.1, 26.2, 26.3. On a illustré sur la figure 2 une variante selon laquelle seule la sole supérieure 44.1 et la sole médiane 44.2 sont équipées d'orifices d'injection 45.1, 45.2, la sole inférieure 44.3 ne présentant quant à elle aucun orifice d'injection d'air chaud. On a en outre représenté en 43 des moyens pour injecter de l'eau de refroidissement équipant latéralement la chambre de préchauffage 11. Les injections d'eau pulvérisée peuvent s'avérer nécessaires lorsque la proportion de matières plastiques est anormalement élevée. On parvient ainsi à piloter le déroulement du process en surveillant le niveau thermique régnant dans la chambre de préchauffage, ce niveau pouvant fluctuer en fonction des proportions de matières plastiques combustibles présentes dans la charge.
La chambre de préchauffage 11 se raccorde par l'ouverture commune 13 à la chambre de fusion 12, et la flèche illustrée ici symbolise le passage à contre-courant des fumées chaudes issues de la chambre de fusion, et qui transmettent leur énergie à la charge en passant dans la chambre de préchauffage. Les fumées produites dans la chambre de préchauffage 11 sont recueillies par les sorties de fumées 42. Typiquement, ces fumées chaudes sont à une température de 8500C à 9500C, et réchaufferont l'air à une température de 3000C à 5000C. Une telle récupération permet de limiter notablement la consommation d'énergie et de réduire le volume de fumées produites, de sorte que l'unité de traitement de fumées précitée peut présenter un dimensionnement minimal.
Les figures 3 et 4 permettent de mieux distinguer l'agencement structurel de la chambre de fusion 12 également réalisé en matériaux réfractaires et isolants. Cette chambre de fusion 12 comporte une cuve amont 47 dite cuve de décantation et une cuve aval 48 dite d'homogénéisation du vitrifiat, au-dessus desquelles est agencée une pluralité de brûleurs oxy-gaz 60. Dans la pratique, on prévoira de deux à quatre paires de tels brûleurs oxy-gaz. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 4, on pourra utiliser une disposition en quinconce des paires de brûleurs 60. La cuve aval 48 est séparée de la cuve amont 47 par un muret 49 séparant ainsi le fond de la chambre en deux portions disjointes, dont la portion amont sert à la décantation des fragments métalliques à l'état solide ou pâteux, et la portion aval à l'homogénéisation du vitrifiat et des parties non encore fondues contenues dans ce vitrifiat. Le muret 49 réhausse ainsi le niveau inférieur du bain, en délimitant un puits aval qui communique, par un couloir 56 formant siphon, avec la cuve extérieure 18 de récupération du vitrifiat. La cuve amont 47 présente en son fond une busette de coulée interruptible 54 obturant un orifice d'écoulement 53 par lequel on peut, par intermittence, laisser s'écouler les fragments métalliques décantés après leur chauffage à une température suffisante pour achever leur fusion. Les moyens de chauffage servant à porter à fusion ces fragments peuvent par exemple être constitués par plusieurs électrodes 52, de préférence réalisées en graphite. On a en outre prévu, ici à la fois au niveau du muret 49 et au niveau du fond de la cuve aval 48, une série de moyens 55 d'injection de bulles d'air, de tels moyens étant souvent dénommés bouillonneurs par les spécialistes de la technologie verrière. Ces injections de bulles d'air favorisent la circulation de courants convectifs et participent ainsi à l'homogénéisation du vitrifiat. Une paroi 51 forme un barrage entre la cuve aval 48 et la chambre de récupération 18, le bord inférieur de cette paroi délimitant le couloir formant siphon précité 56.
Cette paroi 51 permet de barrer l'accès de la coulée aux parties non encore fondues, et participe également à l'homogénéisation du vitrifiat dont la coulabilité est ainsi sensiblement améliorée. On notera également la présence d'une busette de vidange 57 au droit du couloir formant siphon 56.
La chambre 18 de récupération du vitrifiat est de préférence agencée pour former un entonnoir de réception du vitrifiat produit par la chambre de fusion, cet entonnoir se terminant au niveau d'une cuvette de coulée dont le fond présente un orifice de coulée 19 obturé par une busette d'écoulement 58 facilement démontable. Il est en outre de préférence prévu un poinçon 59 mécanisé, servant à assurer la régulation du débit de coulée. Ce poinçon dépasse la face supérieure de la chambre délimitant la cuve 18, de façon à pouvoir le coupler à des moyens de commande associés (non représentés). On a enfin illustré en 70 deux petits brûleurs oxygène-gaz, servant à assurer le maintien en température du vitrifiat, ou encore à réchauffer le vitrifiat après un arrêt prolongé.
De préférence, la cuve contenant le bain de fusion sera constituée d'éléments réfractaires préfabriqués, résistant à la corrosion, et on prévoira une voûte cintrée. On pourra également entourer l'ensemble d'une épaisse couche de matériau isolant.
Pour le pilotage du fonctionnement et de la régulation, un certain nombre de capteurs de mesure sont prévus. On a déjà mentionné plus haut les capteurs ou sondes 64, 65 associés à la chambre de préchauffage dans la mesure où ils servent à commander la puissance des brûleurs air-gaz 40 dans le cas où un apport d'énergie est nécessaire, et éventuellement le débit d'injection d'eau par les injecteurs 43 dans le cas où il faut refroidir la chambre.
Le débit d'air chaud injecté dans la chambre de préchauffage 11 par les orifices associés des soles inclinées est commandé en débit par la sonde 65 de mesure d'oxygène placée en sortie de la chambre de post-combustion 31.
D'autres sondes de mesure de température pourront naturellement être également prévues dans le four d'incinération et dans la cuve de récupération de vitrifiat attenante. On a illustré schématiquement ici un capteur de température 61 agencé en partie haute de la chambre de préchauffage 11, un capteur de température 62 agencé en partie haute de la chambre de fusion 12, et un capteur de température 63 agencé en partie haute de la cuve de récupération 18 du vitrifiat. La mesure de température dans la chambre de fusion permet de commander la puissance des brûleurs oxygaz 60 associés à la fusion du vitrifiat. Par ailleurs, pour ce qui est de la pression de fonctionnement, l'ensemble de l'installation est maintenu en légère dépression, ainsi que cela est habituel dans les fours d'incinération, et particulièrement s'agissant de déchets émettant des poussières nocives. Cette dépression est maintenue par le ventilateur de tirage général 38, et il sera avantageux de pouvoir réguler en vitesse ce ventilateur, afin d'ajuster la pression dans l'enceinte du four.
On est ainsi parvenu à réaliser un procédé de traitement, avec une installation de mise en oeuvre dudit procédé, permettant de réaliser un traitement de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment, qui est à la fois simple, fiable, et économique. En outre, cette technique permet de réaliser une coulée propre et maîtrisée en température et en débit pour le vitrifiat obtenu, ce qui permet de diminuer l'usure des réfractaires, dont la corrosion est déjà considérablement abaissée par rapport aux techniques connues précitées utilisant une torche à plasma et un régime de températures supérieures à 16000C.
La technique selon l'invention est d'une fiabilité très satisfaisante, car elle prend parfaitement en compte la composition et le caractère hétérogène des déchets amiantifères réels provenant des chantiers de décontamination des bâtiments. Cette technique prend aussi particulièrement bien en compte l'aspect thermique du traitement de ces déchets amiantifères issus du bâtiment, ce qui permet d'atteindre une fiabilité réellement industrielle et un coût d'exploitation réduit.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.

Claims (17)

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement par vitrification de déchets amiantifères, notamment issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles, caractérisé en ce que les déchets à traiter, ensachés dans des sacs en matière plastique, sont d'abord broyés grossièrement et mélangés pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge est soumise à un préchauffage dans une chambre de préchauffage (11) à une température sensiblement comprise entre 8000C et 10000C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres présentes dans la charge, l'évaporation de veau, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes dans ladite charge, avant d'arriver dans une chambre de fusion (12) où est réalisé un bain de fusion (15) dont la température est voisine de 14000C, les fragments métalliques encore présents dans la charge pouvant décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont (16) du bain de fusion, tandis que le vitrifiat s'écoule en continu vers une partie aval (17) dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air nécessaire pour la combustion des matières plastiques lors du préchauffage de la charge est réchauffé par les fumées de la chambre de préchauffage (11).
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les fumées chaudes issues de la chambre de fusion (12) passent à contre-courant dans la chambre de préchauffage (11) en transmettant leur énergie thermique à la charge soumise au préchauffage.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fragments métalliques (150) décantés sont par intermittence chauffés à une température suffisante pour achever leur fusion, puis évacués du bain de fusion (15) par coulée.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le vitrifiat séjourne au niveau de la partie aval (17) du bain de fusion jusqu'à obtention d'un vitrifiat homogène avant d'être évacué par coulée continue.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le temps de séjour du vitrifiat dans la partie aval (17) du bain de fusion est sensiblement compris entre 30 et 60 minutes.
7. Installation de mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'une au moins des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte
- un broyeur (6) alimenté en déchets ensachés à traiter
- un mélangeur (8) agencé en aval du broyeur (6);
- une chambre de préchauffage (11) alimentée en charge broyée et mélangée, ladite chambre étant équipée de brûleurs air-gaz (40) et de moyens (26) pour injecter de l'air chaud
- une chambre de fusion (12) dont l'entrée communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage (11), et comportant une cuve amont de décantation (47) et une cuve aval d'homogénéisation (48) au-dessus desquelles sont agencés des brûleurs oxy-gaz (60)
- une cuve de récupération de vitrifiat (18) extérieure à la chambre de fusion (12) et communiquant avec la cuve aval (48) de cette dernière, ladite cuve de récupération étant équipée d'un moyen de coulée obturable (58, 59)
- des moyens (29, 30) de récupération et de traitement des fumées en communication avec la partie haute de la chambre de préchauffage (11).
8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de préchauffage (11) est à soles inclinées successives (44.1, 44.2, 44.3), munies chacune de moyens mécaniques (46.1, 46.2, 46.3) de poussage des produits qui s'y trouvent, au moins les soles les plus en amont présentant des orifices (45.1, 45.2) servant à l'injection d'air chaud dans ladite chambre de préchauffage.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que les orifices d'injection d'air chaud (45.1, 45.2) sont reliés à un circuit d'air (26) qui est associé, pour le réchauffage de l'air injecté, aux moyens (29) de récupération des fumées.
10. Installation selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisée en ce que la chambre de préchauffage (11) est alimentée en partie haute par une vis d'enfournement (14) répartissant la charge sur la sole supérieure (44.1).
11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que la chambre de préchauffage (11) est équipée latéralement de moyens (43) pour injecter de l'eau de refroidissement.
12. Installation selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que la chambre de fusion (12) communique avec la chambre de préchauffage (11) par une ouverture commune (13) servant à la fois à l'enfournement des matières sous l'action des moyens mécaniques de poussage (46.3) de la sole inférieure (44.3), et au passage à contre-courant des fumées de ladite chambre de fusion.
13. Installation selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisée en ce que la cuve amont (47) de la chambre de fusion (12) est équipée d'électrodes de chauffage (52) et d'une busette de coulée interruptible (54).
14. Installation selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisée en ce que la cuve aval (48) de la chambre de fusion (12) est séparée de la cuve amont (47) de ladite chambre par un muret (49), et elle communique par un couloir formant siphon (56) avec la cuve extérieure (18) de récupération de vitrifiat.
15. Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que la cuve aval (48) et/ou le muret (49) associé sont équipés de moyens (55) d'injection de bulles d'air.
16. Installation selon l'une des revendications 7 à 15, caractérisée en ce que la cuve (18) de récupération de vitrifiat est réalisée sous la forme d'une chambre fermée équipée latéralement d'au moins un brûleur oxy-gaz (70)
17. Installation selon l'une des revendications 7 à 16, caractérisée en ce que le moyen de coulée obturable (58, 59) de vitrifiat comporte une busette d'écoulement (58) en partie basse et un poinçon mécanisé (59) assurant la régulation du débit de coulée.
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