FR2853846A1 - Treatment of silicate products with aid of dielectric heating, e.g. for vitrification of materials containing asbestos - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine technique du traitement deThe present invention relates to the technical field of treatment of
produitsproducts
silicates au sens général, c'est-à-dire des produits comportant des silicates ou constitués uniquement de silicates. silicates in the general sense, that is to say products comprising silicates or consisting entirely of silicates.
L'objet de l'invention concerne plus particulièrement le traitement de l'amiante 5 qui est un silicate mixte de magnésium et de calcium, pris en tant que tel ou faisant partie d'un produit au sens général. The object of the invention relates more particularly to the treatment of asbestos 5 which is a mixed silicate of magnesium and calcium, taken as such or forming part of a product in the general sense.
Dans le domaine d'application préférée ci-dessus, il apparaît le besoin de traiter l'amiante compte tenu de son action cancérigène due à la présence de fibres de dimensions réduites. In the preferred field of application above, there appears to be a need to treat asbestos in view of its carcinogenic action due to the presence of fibers of reduced dimensions.
Dans l'état de la technique, il est connu de procéder à la fusion d'amiante mélangé à des quantités importantes de verre dans des fours à flamme de très grandes dimensions. Généralement, il est ajouté un apport de fondant du type borax qui possède une action agressive sur les matériaux réfractaires du four. Une telle technique s'avère coûteuse en investissement et en exploitation et nécessite un 15 système de traitement des fumées émises. In the prior art, it is known to proceed with the melting of asbestos mixed with large quantities of glass in very large flame ovens. Generally, a flux of borax type flux is added which has an aggressive action on the refractory materials of the furnace. Such a technique is costly in investment and in operation and requires a system for treating the fumes emitted.
Il est connu également, par le brevet FR 2 668 726, un procédé de chauffage par induction consistant à placer l'amiante à traiter dans un bain d'amiante fondu de façon à former une couche épaisse qui arrête le rayonnement du bain fondu. Cette couche d'amiante descend ainsi lentement sous son propre poids au fur et à mesure 20 de sa fusion. Un générateur hautes fréquences comprises entre 200 et 600 kHz est utilisé pour maintenir le bain de fusion de manière qu'il dégage suffisamment de chaleur pour faire fondre l'amiante de la couche supérieure du bain fondu. Une telle technique présente manifestement des inconvénients en ce qui concerne sa mise en oeuvre industrielle dans la mesure o elle nécessite en particulier un amorçage. Par 25 ailleurs, cette technique présente un coût d'exploitation rédhibitoire. It is also known, from patent FR 2 668 726, an induction heating process consisting in placing the asbestos to be treated in a molten asbestos bath so as to form a thick layer which stops the radiation from the molten bath. This layer of asbestos thus slowly descends under its own weight as it melts. A high frequency generator between 200 and 600 kHz is used to maintain the melt so that it gives off enough heat to melt the asbestos from the top layer of the melt. Such a technique obviously has drawbacks with regard to its industrial implementation insofar as it requires in particular priming. Furthermore, this technique has a prohibitive operating cost.
L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés cidessus en proposant un procédé permettant de traiter des produits silicates par chauffage présentant un coût d'exploitation réduit. The object of the invention therefore aims to remedy the drawbacks mentioned above by proposing a method for treating silicate products by heating having a reduced operating cost.
Pour atteindre un tel objectif, le procédé consiste à soumettre directement les 30 produits silicates à un champ électromagnétique haute fréquence, compris entre 3 et 300 MHz, pour assurer leur chauffage par diélectrique jusqu'à atteindre leur température de fusion en vue d'obtenir leur vitrification. To achieve such an objective, the method consists in directly subjecting the 30 silicate products to a high frequency electromagnetic field, between 3 and 300 MHz, to ensure their heating by dielectric until reaching their melting temperature in order to obtain their vitrification.
Avantageusement, le procédé consiste à soumettre directement les produits silicatés à un champ électromagnétique haute fréquence compris entre 20 et 300 MHz. Advantageously, the method consists in directly subjecting the silicate products to a high frequency electromagnetic field of between 20 and 300 MHz.
Avantageusement encore, le procédé consiste à utiliser en tant que produits silicatés des produits contenant au moins des fibres de l'amiante. Advantageously also, the method consists in using as silicate products products containing at least asbestos fibers.
Selon une variante préférée de réalisation, le procédé consiste à rajouter un fondant aux produits silicatés. According to a preferred embodiment, the method consists in adding a flux to the silicate products.
De préférence, le procédé consiste à à rajouter en tant que fondant, du sodium se présentant, par exemple, sous forme d'un sel marin. Preferably, the method consists in adding as a flux, sodium which is, for example, in the form of a sea salt.
Un autre objet de l'invention vise à proposer un dispositif comportant un four de chauffage délimitant une enceinte de traitement pour les produits silicatés et équipé de moyens de chauffage de l'enceinte. Another object of the invention is to propose a device comprising a heating oven delimiting a treatment enclosure for silicate products and equipped with means for heating the enclosure.
Selon l'invention, les moyens de chauffage sont des moyens aptes à créer dans l'enceinte, un champ électromagnétique haute fréquence compris entre 3 et 300 MHz 15 pour assurer le chauffage par diélectrique des produits silicatés de manière à atteindre leur température de fusion en vue d'obtenir leur vitrification. According to the invention, the heating means are means capable of creating in the enclosure, a high frequency electromagnetic field of between 3 and 300 MHz 15 to ensure the dielectric heating of the silicate products so as to reach their melting temperature by in order to obtain their vitrification.
Avantageusement, les moyens de chauffage par diélectrique comportent une bobine créant le champ électromagnétique haute fréquence, et entourant l'enceinte de traitement. Advantageously, the dielectric heating means comprise a coil creating the high frequency electromagnetic field, and surrounding the treatment enclosure.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les moyens de de chauffage par diélectrique sont montés dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement tandis que la partie inférieure est équipée de moyens de chauffage par couplage inductif permettant de maintenir les produits silicatés fondus à leur température de fusion. According to a preferred embodiment characteristic, the dielectric heating means are mounted in the upper part of the treatment enclosure while the lower part is equipped with heating means by inductive coupling making it possible to keep the molten silicate products at their temperature. of fusion.
De préférence, la bobine est réalisée à l'aide d'un élément tubulaire à l'intérieur duquel circule un fluide de refroidissement. Preferably, the coil is produced using a tubular element inside which circulates a cooling fluid.
Selon une variante de réalisation, l'enceinte de traitement est équipée de moyens d'évacuation des produits silicatés fondus. According to an alternative embodiment, the treatment enclosure is equipped with means for discharging molten silicate products.
Selon une autre variante de réalisation, l'enceinte est équipée de moyens 30 d'apport d'un fondant. According to another alternative embodiment, the enclosure is equipped with means 30 for supplying a flux.
Avantageusement, les moyens de chauffage par diélectrique comportent un générateur électrique d'alimentation de la bobine, pourvu d'un système adaptant l'impédance de sortie du générateur à la variation de charge liée à la variation de la susceptance magnétique des produits silicatés. Advantageously, the dielectric heating means comprise an electric generator supplying the coil, provided with a system adapting the output impedance of the generator to the variation in charge linked to the variation in the magnetic susceptance of the silicate products.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence au dessin annexé qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Various other characteristics will emerge from the description given below with reference to the appended drawing which shows, by way of nonlimiting example, an embodiment of the subject of the invention.
La figure unique illustre, de façon schématique, un dispositif pour le traitement de produits silicatés. The single figure schematically illustrates a device for the treatment of silicate products.
L'objet de l'invention vise à traiter par chauffage des produits silicatés 1 au sens général, c'est-à-dire des produits comportant du silicate ou constitués 10 uniquement de silicate. Par produits silicatés, il convient d'entendre, par exemple, l'amiante seul, des déchets amiantés ou d'une manière générale tout produit présentant un pouvoir diélectrique ou non-conducteur. The object of the invention is to treat by heating silicate products 1 in the general sense, that is to say products comprising silicate or consisting solely of silicate. Silicate products are understood to mean, for example, asbestos alone, asbestos waste or in general any product having a dielectric or non-conductive power.
Le procédé de traitement selon l'invention consiste à soumettre directement les produits silicatés 1 à un champ électromagnétique haute fréquence compris entre 3 et 15 300 MHz et de préférence entre 20 et 300 MHz pour assurer leur chauffage par diélectrique jusqu'à atteindre leur température de fusion en vue d'obtenir leur vitrification. Le champ électromagnétique haute fréquence agit directement sur les produits silicatés en utilisant les pertes d'énergie par hystérésis diélectrique qui se produisent dans tout matériau isolant imparfait. The treatment method according to the invention consists in directly subjecting the silicate products 1 to a high frequency electromagnetic field of between 3 and 15 300 MHz and preferably between 20 and 300 MHz to ensure their heating by dielectric until reaching their temperature of merger to obtain their vitrification. The high frequency electromagnetic field acts directly on silicate products using energy losses by dielectric hysteresis which occur in any imperfect insulating material.
Il est à noter que la puissance dissipée dans les produits silicatés soumis à l'action d'un champ électromagnétique est proportionnelle à la fréquence de la source d'énergie. Il s'ensuit que la chaleur est développée dans toute la masse du produit silicaté. Ainsi, lorsque le produit silicaté est constitué par des fibres d'amiante, il est observé après un tel traitement, que le produit obtenu ne contient 25 plus de fibres mais se présente sous la forme de grains noyés dans une masse fondue et vitrifiée. En d'autres termes, la masse fibreuse a changé de structure et surtout de morphologie et a été transformée en composé inoffensif susceptible de réutilisation. It should be noted that the power dissipated in silicate products subjected to the action of an electromagnetic field is proportional to the frequency of the energy source. It follows that heat is developed throughout the mass of the silicate product. Thus, when the silicate product consists of asbestos fibers, it is observed after such treatment, that the product obtained no longer contains fibers but is in the form of grains embedded in a melt and vitrified. In other words, the fibrous mass has changed in structure and above all in morphology and has been transformed into a harmless compound capable of reuse.
Le procédé de traitement selon l'invention constitue ainsi un procédé de vitrification de produits silicatés comme de préférence des fibres d'amiante. Selon un exemple de 30 réalisation, un tel traitement conforme à l'invention a permis de diviser le volume d'amiante d'un facteur 10. The treatment process according to the invention thus constitutes a process for vitrifying silicate products such as preferably asbestos fibers. According to an exemplary embodiment, such a treatment in accordance with the invention has made it possible to divide the volume of asbestos by a factor of 10.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par un dispositif 2 de traitement de tout type permettant un chauffage par diélectrique de produits silicatés. The method according to the invention can be implemented by a treatment device 2 of any type allowing dielectric heating of silicate products.
Un tel dispositif comporte ainsi un four de chauffage 3 délimitant une enceinte de traitement ou de confinement 4 pour les produits silicatés. Le four 3 est équipé d'un 5 moyen apte à alimenter en continu ou non l'enceinte 4, pour les produits silicatés 1 auxquels peut être ajouté du sable. Such a device thus comprises a heating oven 3 delimiting a treatment or confinement enclosure 4 for the silicate products. The oven 3 is equipped with a means 5 capable of supplying the enclosure 4 continuously or not, for the silicate products 1 to which sand can be added.
Le four de chauffage 3 comporte des moyens de chauffage 6 aptes à créer dans l'enceinte 4 un champ électromagnétique haute fréquence compris entre 3 et 300 MHz et de préférence entre 20 et 300 MHz pour assurer le chauffage par 10 diélectrique des produits silicatés 1. Par exemple, cette enceinte de traitement 4 est constituée par un creuset dans lequel sont placés les produits silicatés 1 à traiter. Les moyens de chauffage par diélectrique 6 sont réalisés par une bobine inductrice 8 entourant l'enceinte de traitement 4 de manière que le champ électromagnétique haute fréquence créé agisse directement sur les produits silicatés 1. 15 Avantageusement, la bobine inductrice 8 est réalisée à l'aide d'un élément tubulaire à l'intérieur duquel circule un fluide de refroidissement. Cette bobine 8 est reliée à un générateur électrique d'alimentation 9. De préférence un tel générateur 9 est pourvu d'un moyen permettant d'adapter l'impédance de sa sortie à la variation de charge liée à la variation de la susceptance magnétique des produits silicatés 1. Un tel 20 moyen d'adaptation permet au dispositif selon l'invention de s'adapter aux ruptures de charge liées aux variations rapides de la susceptance magnétique des produits silicatés notamment en phase d'amorçage de fusion. The heating furnace 3 comprises heating means 6 capable of creating in enclosure 4 a high frequency electromagnetic field of between 3 and 300 MHz and preferably between 20 and 300 MHz for heating by dielectric the silicate products 1. For example, this treatment enclosure 4 is constituted by a crucible in which the silicate products 1 to be treated are placed. The dielectric heating means 6 are produced by an induction coil 8 surrounding the treatment enclosure 4 so that the high frequency electromagnetic field created acts directly on the silicate products 1. 15 Advantageously, the induction coil 8 is produced using the using a tubular element inside which circulates a cooling fluid. This coil 8 is connected to an electric power generator 9. Preferably such a generator 9 is provided with means making it possible to adapt the impedance of its output to the variation in charge linked to the variation in the magnetic susceptance of the silicate products 1. Such a means of adaptation allows the device according to the invention to adapt to load changes linked to rapid variations in the magnetic susceptance of the silicate products, in particular during the initiation of fusion phase.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, il peut être prévu de rajouter un fondant aux produits silicatés 1 à traiter. Par exemple, il peut être prévu 25 de rajouter en tant que fondant, du sodium se présentant par exemple sous la forme d'un sel marin permettant d'accélérer la fusion de l'amiante. According to an advantageous characteristic of embodiment, it can be provided to add a flux to the silicate products 1 to be treated. For example, provision may be made to add, as a flux, sodium in the form, for example, of a sea salt enabling the melting of asbestos to be accelerated.
Selon une autre caractéristique préférée de réalisation, les moyens de chauffage par diélectrique 6 sont montés dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement 4 tandis que la partie inférieure est équipée de moyens 13 de chauffage par couplage 30 inductif permettant de maintenir les produits silicatés fondus à leur température de fusion. According to another preferred embodiment characteristic, the dielectric heating means 6 are mounted in the upper part of the treatment enclosure 4 while the lower part is equipped with heating means 13 by inductive coupling 30 making it possible to maintain the silicate products. melted at their melting temperature.
Le dispositif de traitement 2 selon l'invention comporte des moyens aptes à évacuer les produits silicatés fondus, soit de manière continue, par exemple par l'intermédiaire d'un orifice de trop plein, soit de manière discontinue. Par ailleurs, l'enceinte 4 peut être équipée d'un moyen apte à traiter les composés organiques volatils dégagés lors de la fusion des produits silicatés. The treatment device 2 according to the invention comprises means capable of removing the molten silicate products, either continuously, for example via an overflow orifice, or discontinuously. Furthermore, the enclosure 4 can be equipped with a means capable of treating the volatile organic compounds released during the melting of the silicate products.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the examples described and shown since various modifications can be made without departing from its scope.
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