FR3101006A1 - Procédé de traitement de boues de ciment - Google Patents
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Abstract
Selon un procédé de traitement de boues de ciment, on réalise les étapes de :– prélèvement des boues et étalement de celles-ci sur une plateforme à l’air libre ;– séchage naturel des boues sur la plateforme pour former un matériau séché contenant moins de 30 % d’humidité,– mélange du matériau séché à du béton concassé pour former un granulat de recyclage. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
Domaine de l’invention
L’invention concerne le domaine de la fabrication de béton, et en particulier les boues issues du lavage des équipements ayant préparé le béton et leur traitement.
Le béton est obtenu par le mélange de granulats, d’eau et de ciment, réalisé la plupart du temps dans des équipements permettant d’une part le mélange, et d’autre part le transport du béton frais jusqu’à son lieu d’utilisation. On connaît en particulier des centrales de béton prêt à l’emploi comportant des équipements fixes pour le mélange, et des camions à toupie pour le transport. Il est courant de préparer une quantité de béton légèrement supérieure au besoin de telle sorte que les camions reviennent à la centrale avec un excédent de béton.
Les équipements, y compris les toupies des camions, doivent être nettoyés avant la prise du béton. Ceci génère des boues de lavage chargées en gravier, en sable et en particules ultrafines issues essentiellement du ciment. Ces boues sont déversées dans un bassin de décantation. Le traitement de ces déchets reste problématique : les sédiments n’ont que peu de consistance et n’ont pas d’utilisation, et l’eau résiduelle est très alcaline et nécessite un traitement de neutralisation pour réguler le pH avant d’être rejetées.
Il est proposé dans le document JP3321152-B2 de traiter des boues de construction en ajoutant, après une phase de séchage, un agent de solidification tel que du ciment et des scories pour les transformer en granulés. Ces granulés sont ensuite mélangés à du béton concassé et réutilisés comme ballast.
Ce procédé a le désavantage de nécessiter un intrant dans le procédé, ce qui le rend onéreux.
Le document CN1254445 décrit une méthode dans laquelle les boues de béton sont déshydratées par diverses méthodes, et le produit déshydraté est réinjecté avec le granulat servant à la fabrication du béton.
On constate que cette méthode n’est pas très avantageuse. En effet, le produit déshydraté se mélange mal à du nouveau granulat et de plus, beaucoup de poussières se dégagent lors de ce mélange du fait qu’il est mélangé à du matériau sec.
C’est donc un objectif de l’invention de proposer une méthode de traitement de boues de ciment permettant le recyclage des matériaux sans générer de déchets et sans utiliser d’intrants.
Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet un procédé de traitement de boues de ciment comprenant les étapes de :
– prélèvement des boues et étalement de celles-ci sur une plateforme à l’air libre ;
– séchage naturel des boues sur la plateforme pour former un matériau séché contenant moins de 30 % d’humidité,
le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape de :
– mélange du matériau séché à du béton concassé pour former un granulat de recyclage.
– prélèvement des boues et étalement de celles-ci sur une plateforme à l’air libre ;
– séchage naturel des boues sur la plateforme pour former un matériau séché contenant moins de 30 % d’humidité,
le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape de :
– mélange du matériau séché à du béton concassé pour former un granulat de recyclage.
Dans une centrale à béton, les retours de béton non utilisés sont fréquents. Après la prise de ces retours de béton, il est facile de le concasser et de disposer ainsi de béton concassé. En ajoutant ce béton concassé au matériau séché, on permet d’augmenter encore le niveau de séchage, car l’humidité résiduelle est absorbée par le béton concassé. Le granulat de recyclage n’a ainsi plus de comportement de boue, mais d’un matériau en granulés facile à manipuler, déplacer, stocker et utiliser, en particulier comme matière première pour la fabrication de béton. La proportion de béton concassé ajoutée est fonction du spectre granulométrique du matériau séché et de celui souhaité pour le granulat de recyclage. Cette méthode ne demande aucun intrant pour être mise en œuvre.
Selon une caractéristique de réalisation, le séchage naturel comporte au moins une étape de retournement des boues étalées sur la plateforme à l’air libre. On permet ainsi le séchage plus rapide et de manière homogène des boues.
Selon un perfectionnement, le séchage est poursuivi jusqu’à ce que le taux d’humidité des boues est inférieur à 20 %, de préférence 12 %. Un taux d’humidité plus faible permet d’ajouter une quantité plus faible de béton concassé.
Selon un perfectionnement, le granulat de recyclage est criblé pour être séparé en plusieurs calibres. On peut ainsi déterminer plusieurs utilisations du granulat de recyclage en fonction du calibre issu du criblage. Les calibres sont par exemple de 0 à 6 mm, de 6 à 20 mm, de 20 à 40 mm et de 40 à 80 mm.
Selon une caractéristique de réalisation, des eaux de lavage d’équipements ayant reçu du béton frais sont reçues dans un premier bac de décantation, l’eau excédentaire étant dirigée vers un deuxième bac de décantation dans lequel les boues se déposent, les boues sédimentées dans le premier bac de décantation sont prélevées pour le séchage sur la plateforme, des sédiments issus du deuxième bac de décantation sont déshydratés par pressage pour former des galettes de sédiments compactés. La boue sédimentée en premier lieu est prélevée pour être séchée à l’air libre. Cette partie se prête bien à ce séchage du fait qu’elle comporte les éléments les plus grossiers. Les particules ultrafines sont emmenées avec l’eau jusqu’au deuxième bac de décantation. Celles-ci finissent par former une boue compacte au fond du bac. On peut déshydrater par pressage la partie décantée en deuxième lieu, laquelle se prête bien à cette opération en ayant une faible proportion de particules grossières.
Selon une caractéristique de réalisation, la déshydratation de la boue par pressage est réalisée par une presse embarquée sur un véhicule. Ainsi, on peut traiter le contenu du deuxième bac de décantation sur place, et ne transporter qu’une matière débarrassée de l’essentiel de son eau, laquelle reste sur place et retourne par exemple dans le deuxième bac de décantation. L’eau de ce bac peut être utilisée lors de la fabrication ultérieure du béton.
De préférence, le béton concassé a un calibre inférieur à 80 mm.
De préférence, les galettes sont concassées avec le béton pour former un matériau récupéré. Ainsi, on forme un matériau récupéré comportant tout une gamme de granulométrie, les particules les plus fines étant apportées par les galettes. La durée de broyage est ajustée selon le spectre de granulométrie souhaité, et en fonction du spectre de granulométrie des galettes.
Selon un mode de réalisation, le béton concassé est ajouté lors d’une dernière étape de retournement en proportion d’un tiers au moins en volume. L’ajout est réalisé alors que la matière a déjà une humidité réduite, afin que l’humidité à absorber par le béton concassé soit minimale.
De manière avantageuse, on utilise le granulat de recyclage ou le matériau récupéré pour la fabrication de béton. Ainsi, aucune matière n’est un déchet, et le granulat de recyclage ou le matériau récupéré remplace au moins partiellement le granulat neuf d’extraction.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise et d’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :
Description détaillée
En se référant à la figure 1, une centrale 1 à béton prêt à l’emploi est représentée schématiquement. Elle reçoit du granulat, du ciment et de l’eau, non représentés, mélange le tout pour former du béton frais et délivre le béton frais à au moins un camion toupie 2 qui le transporte sur un chantier, non représenté. La centrale 1 à béton ainsi que la toupie 20 du camion 2 doivent être lavées à l’eau. L’eau de lavage emporte avec elle des résidus comprenant du ciment et du granulat de tout calibre. Conformément au procédé de traitement de boues de ciment, l’eau de lavage est dirigée vers un premier bac de décantation 3, comme le montrent les flèches F1 et F2. Ce premier bac de décantation 3 n’est pas étanche et il laisse percoler l’eau qui est dirigée vers un deuxième bac de décantation 4 qui est étanche, comme le montre la flèche F4. Le premier bac de décantation 3 peut être une benne mobile, tandis que le deuxième bac de décantation 4 peut être un bassin de rétention creusé dans le sol. L’eau qui arrive au deuxième bac de décantation 4 ne contient plus que des particules ultrafines. Celles-ci se déposent au fond du deuxième bac de décantation 4. Une fois décantée, l’eau peut être pompée et utilisée dans le processus de fabrication du béton, comme le montre la flèche F5. Les retours de béton par les camions 2 sont déversés dans un troisième bac 5 dédié, comme le montre la flèche F3 dans lequel le béton durcit.
Par intervalles, on vient pour vider les sédiments dans les bacs de décantation 3, 4 et prélever le béton durci. Les boues de la partie sédimentée du premier bac de décantation 3 sont emmenées sur une plateforme, non représentée, pour y être étalées et sécher à l’air libre. On peut par exemple transporter directement la benne 3 et la vider sur la plateforme. Le séchage est conduit jusqu’à ce que la teneur en eau moyenne soit inférieure à 25 %, voire 20 %, de préférence 12 %. La matière est retournée régulièrement, par exemple plusieurs fois par semaine, par intervalles de deux à trois jours, en prenant soin d’étaler la matière de manière homogène. L’opération est par exemple réalisée avec une pelle mécanique, non représentée.
Par ailleurs, les retours de béton qui ont durci dans le troisième bac 5 sont passés au concasseur, non représenté, pour obtenir du béton concassé avec un calibre inférieur à 80 mm de préférence.
On mélange le matériau séché à du béton concassé pour former un granulat de recyclage. Par exemple, le béton concassé est ajouté lors d’une dernière étape de retournement en proportion d’un tiers au moins en volume. La teneur en eau diminue alors, le béton concassé absorbant une part d’humidité résiduelle de la matière séchée. Le granulat de recyclage est alors criblé pour être séparé en plusieurs calibres, utilisables selon les besoins.
Les sédiments issus du deuxième bac de décantation 4 sont déshydratés par pressage pour former des galettes de sédiments compactés. La déshydratation de la boue par pressage est réalisée à côté de la centrale 1 par une presse 66 embarquée sur un véhicule 6 tel que représenté schématiquement sur la figure 2.
La remorque embarque :
– une première pompe 61 qui sert à pomper les sédiments d’un bac, comme le montre la flèche F6 ;
– une centrifugeuse 62 recevant la sortie de la pompe servant à séparer les matières solides telles que des cailloux ;
– un premier convoyeur 63 recevant la sortie de la centrifugeuse des matières solides pour les évacuer ;
– un bassin de stockage 64 pour recevoir l’autre sortie de la centrifugeuse avec les matières les plus fines, jusqu’à 3 mm ;
– une deuxième pompe 65 pour transférer la matière du bassin de stockage vers la presse 66 ;
– ladite presse 66 à filtre pour compacter la matière et évacuer l’eau excédentaire vers le deuxième bac de rétention 4, comme le montre la flèche F7 ;
– un réservoir 67 d’eau claire pour le lavage de l’installation et une pompe haute-pression 68 pour fournir l’eau claire ;
– un groupe électrogène 69 pour fournir de l’énergie électrique à l’installation ;
– un deuxième convoyeur 70 pour évacuer des galettes 8 formées par la compression avec la presse 66, comme le montre la flèche F8.
– une première pompe 61 qui sert à pomper les sédiments d’un bac, comme le montre la flèche F6 ;
– une centrifugeuse 62 recevant la sortie de la pompe servant à séparer les matières solides telles que des cailloux ;
– un premier convoyeur 63 recevant la sortie de la centrifugeuse des matières solides pour les évacuer ;
– un bassin de stockage 64 pour recevoir l’autre sortie de la centrifugeuse avec les matières les plus fines, jusqu’à 3 mm ;
– une deuxième pompe 65 pour transférer la matière du bassin de stockage vers la presse 66 ;
– ladite presse 66 à filtre pour compacter la matière et évacuer l’eau excédentaire vers le deuxième bac de rétention 4, comme le montre la flèche F7 ;
– un réservoir 67 d’eau claire pour le lavage de l’installation et une pompe haute-pression 68 pour fournir l’eau claire ;
– un groupe électrogène 69 pour fournir de l’énergie électrique à l’installation ;
– un deuxième convoyeur 70 pour évacuer des galettes 8 formées par la compression avec la presse 66, comme le montre la flèche F8.
Les galettes peuvent être alors récupérées dans une benne et transportées sur un autre site. Les galettes sont alors concassées avec le béton, par exemple dans une proportion volumique de deux volumes de galettes pour un volume de béton. La proportion et la durée de concassage sont ajustées en fonction du spectre granulométrique des galettes et de celui souhaité dans le produit final qu’on appelle un matériau récupéré.
Le granulat de recyclage et le matériau récupéré peuvent être utilisés pour la fabrication de béton, mais aussi comme matériau de création de plateforme, de soubassement de chaussée ou de remblai, à titre d’exemple.
Dans un exemple, les boues issues du premier bac de décantation 3 contenaient initialement 68 % d’humidité. Après séchage par retournement régulier, le taux d’humidité était de 30 %. Après incorporation de béton concassé, le taux d’humidité était de 20 %. Après criblage, la partie de calibre 0 à 20 mm a une classification D2 selon la norme française NF P 11-300. Son taux d’absorption d’eau est de 10,7 %.
Claims (10)
- Procédé de traitement de boues de ciment comprenant les étapes de :
– prélèvement des boues et étalement de celles-ci sur une plateforme à l’air libre ;
– séchage naturel des boues sur la plateforme pour former un matériau séché contenant moins de 30 % d’humidité,
le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre l’étape de :
– mélange du matériau séché à du béton concassé pour former un granulat de recyclage. - Procédé de traitement de boues selon la revendication 1, dans lequel le séchage naturel comporte au moins une étape de retournement des boues étalées sur la plateforme à l’air libre.
- Procédé de traitement de boues selon la revendication 2, dans lequel le séchage est poursuivi jusqu’à ce que le taux d’humidité des boues est inférieur à 20 %, de préférence 12 %.
- Procédé de traitement de boues selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le granulat de recyclage est criblé pour être séparé en plusieurs calibres.
- Procédé de traitement de boues selon l’une des revendications précédentes, selon lequel des eaux de lavage d’équipements ayant reçu du béton frais sont reçues dans un premier bac de décantation (3), l’eau excédentaire étant dirigée vers un deuxième bac de décantation (4) dans lequel les boues se déposent, les boues sédimentées dans le premier bac de décantation (3) sont prélevées pour le séchage, des sédiments issus du deuxième bac de décantation (4) sont déshydratés par pressage pour former des galettes de sédiments compactés.
- Procédé de traitement de boues selon la revendication 5, selon lequel la déshydratation de la boue par pressage est réalisée par une presse embarquée sur un véhicule.
- Procédé de traitement de boues selon l’une des revendications 5 ou 6, dans lequel les galettes sont concassées avec le béton pour former un matériau récupéré.
- Procédé de traitement de boues selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le béton concassé a un calibre inférieur à 80 mm.
- Procédé de traitement de boues selon l’une des revendications précédentes, selon lequel le béton concassé est ajouté lors d’une dernière étape de retournement en proportion d’un tiers au moins en volume.
- Procédé de fabrication de béton, caractérisé en ce qu’on utilise le granulat de recyclage obtenu par le procédé selon l’une des revendications précédentes ou le matériau récupéré obtenu par le procédé selon la revendication 7.
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| WO2023104605A1 (fr) * | 2021-12-08 | 2023-06-15 | Holcim Technology Ltd | Procédé d'augmentation de la résistance d'un liant hydraulique et accélérateur minéral associé |
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