FR3054797A3 - Procede de neutralisation-stabilisation par solidification et valorisation par transmutation de dechets industriels, avec des resines de synthese pures chargees ou non, en produits resistant a l'abrasion et aux acides - Google Patents

Abstract

Procédé de neutralisation par solidification et valorisation par transformation à l'aide de résines de synthèse pures, chargées ou non, de divers déchets industriels et ménagers d'origine minérale, métallique ou organique.

Description

La présente invention concerne un procédé de neutralisation et valorisation par solidification de déchets industriels, spéciaux, ménagers, ultimes, toxiques ou non toxiques, par mélange à des résines de synthèse pures, thermo-durcissables ou thermo- plastiques, chargées ou non, afin de les fixer dans la résine durcie et d'éviter ainsi leur dispersion ultérieure.

Les mélanges résines + déchets + charges, ou résines + charges, peuvent être coulables ou spatulables indépendamment de la nature et de la granulométrie des charges.

Le produit fini obtenu, béton ou mortier à base de résines, durci à cœur, est insoluble, ingélif et Infusible jusqu'à 170°/200° c. environ.

Il offre une stabilité totale aux solutions salines et à de nombreux produits chimiques, et sa durée de vie est presque illimitée.

Sa résistance à la flexion, à la compression et à la traction est très nettement plus élevée que celle du béton de ciment.

Les déchets ainsi traités, devenus inertes et stabilisés, enfouis ou valorisés, ont une excellente stabilité dans le temps et les éléments contenus dans la masse sont non relargables évitant ainsi la pollution de l'environnement.

La valorisation du mélange peut se faire sous forme de plots, pavés, bordures de trottoirs, dalles, blocs d'enrochement ou de consolidation de digues ou de jetées, bassins de rétentions, soutènement de sols de mines, consolidation de galeries, de falaises, comblement des carrières et excavations avec recouvrement d'une couche de terre arable pour une remise en culture sans risque et la réalisation d'un plus bel environnement.

La création d'oeuvres artistiques est également concernée par ce procédé.

Possibilités de coloration dans la masse et/ou en surface.

Les déchets peuvent être solides ou sous forme de boues, fibreux, foliés d'une granulométrie particulière ou rendus tels par concassage et/ou broyage. Suivant l'utilisation ultérieure du mélange, la charge peut comprendre des agrégats de silice, de corindon ou autre, d'une granulométrie adaptée à l'utilisation. Les déchets peuvent être aussi pulvérulents, le pouvoir mouillant de la résine sera alors adapté et les agrégats particulièrement définis et dosés. L'origine des déchets peut être minérale, métallique ou organique. Des tests préalables seront effectués avec chaque produit afin de déterminer si la résine liquide a suffisamment imprégné le déchet pour empêcher un relargage toxique malgré les détériorations éventuelles, en surface ou en profondeur, par vieillissement ou par accident, du bloc durci par polymérisation. D'autre part, certains déchets sélectionnés peuvent servir de charges dans la composition d'un procédé de renforcement de revêtements en résines de synthèse pures thermo-durcissables ou thermo-plastiques pour obtenir une surface ou une masse dure offrant une excellente résistance aux rayures et à l'usure partout où ces revêtements sont exposés à des frottements.

Le principe de traitement même de la surface du procédé de l'invention apporte à ce problème une solution efficace en permettant d'obtenir une concentration maximale de particules dures au niveau de la surface du produit formant une véritable armure.

Le procédé consiste à former à la surface des divers matériaux à protéger une couche de quelques dixièmes à plusieurs millimètres d'une résine colorée ou non choisie pour ses qualités par rapport à l'application envisagée, par exemple = anti -acide, étanchéité, souplesse ou rigidité, résistance à la pression, au cisaillement, au poinçonnement et autres.

Les dessins annexés illustrent l'invention :

La figure 1/2 représente le schéma de réalisation d'un élément plat en béton/mortier de résine.

Dans la résine choisie sont incorporés, par malaxage, le ou les matériaux durs (1) sélectionnés pour répondre aux besoins, divisés selon des courbes granulométriques déterminées par l'état de surface requis.

Les matériaux durs utilisés peuvent être de différentes natures = minérales, métalliques, organiques. La mise en œuvre de l'invention nécessite l'emploi de moules horizontaux plans à surface polie (2). L'originalité de l'invention consiste à utiliser la gravité ou la force centrifuge pour obtenir une concentration, à la surface de la couche de protection, des particules dures (3) qui, par leur nature même, sont plus denses que la résine. La vitesse de durcissement de la résine employée étant réglée pour permettre une décantation (3) satisfaisante des particules en suspension.

La résine chargée de particules dures est alors versée sur la surface de moulage en une couche d'épaisseur homogène selon les caractéristiques requises. Les particules dures vont migrer vers la surface du moule par gravité (3) formant une surface lisse et résistante après solidification du liant (5).

Dans le procédé de l'invention le revêtement décrit ci-dessus est applicable sur des objets plans, par exemple panneaux, tables, dalles, carreaux et autres. Sa fixation sur l'objet à protéger peut être effectuée par encollage du revêtement, laissé sur le moule (3), en utilisant un adhésif convenable, comme de la résine entre autres. L'objet (4) à protéger est ensuite appliqué sur la couche d'adhésif et maintenu sous une pression suffisante pendant le temps de prise de l'adhésif.

Dans les différentes applications de l'invention, y compris pour certaines créations artistiques, les moules doivent obligatoirement être traités avec un produit démoulant adéquat.

La figure 2/2 représente un plot conique en béton/mortier de résine avec ses caractéristiques.

Nota = pour les objets de forme bombée des moules oscillants sont nécessaires pour obtenir une bonne répartition des particules dures sur toute la surface à protéger. Pour les objets cylindriques ou coniques les moules doivent être disposés horizontalement ou verticalement et être rotatifs ou non.

Cas de plots coniques = l'adjonction de nouvelles installations en milieu corrosif, sur un sol protégé, nécessite la pose de plots béton généralement ancrés dans le génie civil, ce qui provoque une dégradation du revêtement de protection existant.

Sur des protections existantes réalisées en résines de synthèse, il est possible de procéder à la pose de plots coniques préfabriqués en béton de résines, avec filetage de réception ou trou de réservation pour cheville chimique.

Ces plots à embase plate sont soudés sur le revêtement existant par une résine de synthèse en utilisant les caractéristiques d'adhérence résine sur résine.

Le filetage de réception est réalisé en acier INOX 18/10 à bonne tenue chimique. L'ensemble constitue un plot de support : = à haute résistance chimique (protection spéciale en cas de présence d'acide fluorhydrique) = à haute résistance mécanique, rupture de charge 50.000 kg.

Dans le procédé de l'invention, l'équipement mis en oeuvre peut être utilisé, non seulement pour fabriquer la couche de protection, mais également pour la fabrication d'objets (4) à surface dure = dalles, plaques, tables, carreaux et autres, en ajoutant à la couche de protection, décrite ci-dessus, après durcissement, une couche plus ou moins épaisse selon la force désirée, d'un mortier de résine (4) consistant en un mélange de résines de synthèse et de quartz et/ou autres charges adéquates.

NATURE DES PRODUITS UTILISÉS

Ces produits peuvent être utilisés purs ou chargés (stratification, béton ou mortier de résines).

Types de résines : - Polyuréthanes - Polyesters - Epoxydes - Polyvinyliques - Acryliques - Furaniques

Adjuvants : - Charges et renforts divers - Fibres - Tissus, voiles - Mats de verre, roving - Poudres - Colorants et pigments - Microbilles de verre, quartz, silice, corindon - Carbone - Plastifiants - Solvants - Agents spéciaux

Les proportions des résines et adjuvants entrant dans la composition du procédé varient selon les préconisations prévues et sont particulières à chaque chantier. DESCRIPTIF DU TRAITEMENT A L'AIDE DE RÉSINES DE SYNTHÈSE Nature des déchets :

La technique du procédé de traitement par solidification peut s'appliquer aux : ν' déchets fibreux, foliés ou pulvérulents comme l'amiante, les farines animales, les cendres, etc. ν' produits toxiques tels le cyanure ou arsénieux, les métaux lourds chrome, nickel, cuivre, cadmium, etc. ν' produits chimiques et pharmaceutiques périmés, ν' boues, sédiments, vases, effluents liquides acides et alcalins, lisier. ν' mâchefers, ν' déchets du bâtiment. N B : Le procédé offre une solution innovante pour le traitement des farines animales en dehors de l'incinération ou de la thermolyse. En ce qui concerne la neutralisation du prion et en sachant que l'inactivation de ce dernier se situe à 133° C pendant 20', celle-ci peut être obtenue par la réaction exothermique provoquée par la polymérisation des résines pendant la solidification du produit qui se fait entre 120° C et 180° C durant 2' à 100° environ selon la formulation choisie.

Quant aux produits pétroliers, ils peuvent être normalement recyclés. Dans le cas de substances mazoutées, le procédé peut aussi être appliqué aux déchets subsistants après élimination des hydrocarbures, comme les alluvions, vases et sable.

Le procédé ne permet pas de traiter les produits radioactifs qui doivent subir un traitement spécial, mais peut servir pour la réalisation de caissons, colis, ou coques d'isolation et de protection pour le stockage en surface ou sous terre. Les déchets TFA (très faiblement radioactifs) peuvent éventuellement être inertés par ce procédé spécial s'apparentant à une "vitrification", sachant que ce type de polymère empêche la propagation des rayons radioactifs.

Technique :

Les résines de synthèse sont utilisées depuis plus de 60 ans, si bien que leurs propriétés physiques et chimiques sont très bien connues, notamment leur comportement au vieillissement.

Le processus est le suivant : = Apport des déchets et effluents à l'unité de traitement et sélection de ceux-ci. = Analyse par laboratoire afin de les classer en fonction de leur pH acide et alcalin. = Transformation par broyage, concassage, compactage, déshydratation. = Stockage des déchets homogènes dans des cuves ou rétentions appropriées. = Pré-traitement chimique éventuel. = Mélange par malaxage de ceux-ci avec une résine de synthèse chargée ou non et réglage de la viscosité de la matière pour obtenir un produit facilement transportable et évacuable par tuyauterie, vers le site d'utilisation où il se solidifiera.

La réticulation du produit peut s'opérer dans des délais à définir en tenant compte de la distance du lieu de transformation ou de valorisation. Le produit se trouve donc en mélange dans cette préparation et est ainsi définitivement noyé et inerté dans la masse au moment de la polymérisation de l'ensemble par réaction exothermique.

Les résines de synthèse utilisées sont thermodurcissables ce qui leur confère une excellente stabilité thermique (de - 50 "C à + 200°C suivant le type de résine employée).Température d'autoinflammabilité : 490° C environ.

Cette résine, après durcissement, enrobe chaque particule ou élément rendant ainsi l'ensemble inoffensif, comme pour une inclusion dans une matrice en résine.

Le déchet solidifié devenu inerte est considéré comme stabilisé. Il est inodore, imperméable à l'eau, ingélif, insoluble, infusible, non biodégradable et a la dureté du béton. La résine étant inaltérable, il n'y aura ni relargage toxique, ni lixiviat, donc pas de pollution ultérieure.

VALORISATION - RECYCL AGE

Le recyclage de la plupart des déchets minéraux, métalliques ou organiques est l'avantage déterminant du procédé qui valorise ceux-ci de façon utile en donnant un produit nouveau qui peut être enfoui directement à même la terre, sans danger et sans utilisation de protections géosynthétiques qui, bien que performantes, peuvent présenter une certaine fragilité dans le temps.

Une telle valorisation, complètement inoffensive, sans relargage ni lixiviat, sera nettement plus sûre, sans surveillance, rentable et pérenne pour 50 ou 100 ans et plus.

Le procédé permet également de prévoir des réserves de combustibles de substitution en vue d'un recyclage énergétique (sous formes de briquettes, blocs ou autres) qui peuvent être facilement stockées pour une incinération ultérieure avec récupération d'énergie (vapeur, électricité, gaz...).

Le stockage dans des C.E.T. n'est donc plus nécessaire.

En dehors des unités fixes de traitement, il peut être créé des unités mobiles qui peuvent être transportées à la demande dans une région choisie.

Par exemple, un site qui doit être comblé ou dont le sol doit être stabilisé, mine, carrière à ciel ouvert ou souterraine, peut recevoir en continu le mélange qui durcit au fur et à mesure de l'approvisionnement en matière.

Cette technique offre de nombreuses possibilités et peut éviter, dans certains cas, des manipulations risquées comme le comblement d’anciennes mines ou galeries souterraines présentant des défauts d'étayage et de stabilisation. L'avantage de ce procédé est de pouvoir combler les galeries sans avoir à descendre dans la mine qui, souvent, présente des dangers d'effondrement augmentés par les vibrations que peuvent engendrer des engins de travaux publics.

Ce type de stockage facilite la gestion du sous-sol et peut résoudre le problème après-mine.

Les carrières à ciel ouvert comblées et recouvertes de terre arable reconstituent le paysage d'origine des lieux.

De plus, une valorisation de tels déchets peut être envisagée par la réalisation de créations artistiques de mortier, de béton, de pièces moulées, de plots, pavés, briques, dalles, bordures de trottoirs, caniveaux, bancs, tables, bacs, fosses, cuves, containers, coques, blocs d'enrochement, récifs artificiels, protection de digues, et aussi de falaises... L'utilisation de la résine permet aussi de mélanger plusieurs déchets toxiques ou non afin d'obtenir un produit nouveau, valorisable, ne dégageant aucun lixiviat et pérenne pour une durée illimitée (principe de l'ambre).

En ce qui concerne les cendres et les mâchefers produits par les usines d'incinération existantes, ces déchets peuvent donc être très facilement neutralisés et valorisés par ce procédé et ceci sans lixiviat ni pollution ultérieure.

Une autre possibilité peut être envisagée : elle consiste, après le tri sélectif, à enrober directement, de différentes façons, dans une matrice de résine, avec d'autres déchets éventuellement et toujours avec valorisation, la partie destinée à être incinérée, d'où suppression de dioxines, cendres, mâchefers... et des usines d'incinération, et donc moins de GES !

Claims (5)

1. REVENDICATIONS 1) Procédé de neutralisation par solidification et de valorisation par transformation de déchets de type industriels, spéciaux, ménagers, ultimes, à l'aide de résines de synthèse pures en des produits résistant à l'abrasion et aux acides ; le procédé pouvant en outre, en dehors des charges d’origine 'déchet, utiliser des charges minérales, métalliques ou organiques.
2. 2) Procédé de neutralisation par solidification et de valorisation par transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les résines de synthèse utilisées sont des thenno-durcissables ou thermo-plastiques qui présentent une forte densité de particules de matériaux durs à la surface, lesquelles étant formées grâce à une technique de moulage par décantation de particules dures (3) par gravité ou force centrifuge, ceci conférant une bonne résistance à l’abrasion après durcissement (5).
3. 3) Procédé de neutralisation par solidification et de valorisation par transformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que les résines de synthèse utilisées peuvent être appliquées sur des objets plans tels que dalles, panneaux, plaques, tables, carreaux ; et/ou d’autres formes cylindriques ou coniques.
4. 4) Procédé de neutralisation par solidification et de valorisation par transformation selon larevendication 3, caractérisé par l’ajout d’une couche supplémentaire d'un mortier de résines sur la surface desdits objets, industriels et/ou artistiques.
5. 5) Procédé de neutralisation par solidification et de valorisation par transformation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par rutilisation de résines colorées ou non.