FR3133607A1 - Drying composition to facilitate the handling of sludge - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne le secteur technique du traitement des boues et plus particulièrement leur “ conditionnement ” avant leur élimination par les filières appropriées. La composition asséchante de l’invention permet de pouvoir transporter facilement les boues en diminuant leurs pouvoir collant. Cette composition asséchante comprend : - au moins 1% et jusqu’à 50% en poids d’un polymère superabsorbant – et de 50% à 99% en poids d'un liant hydraulique comprenant un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés. Les compositions, selon l’invention, ajoutées aux boues facilitent au maximum leur manipulation et leur stockage et élimine tous les inconvénients de l’art antérieur. En particulier, le pouvoir collant de la boue n'est plus influencé par sa teneur en bentonite. L’invention concerne également l’utilisation de la composition pour conditionner des boues.The present invention concerns the technical sector of sludge treatment and more particularly their “conditioning” before their elimination through the appropriate channels. The drying composition of the invention makes it possible to easily transport the sludge by reducing its stickiness. This drying composition comprises: - at least 1% and up to 50% by weight of a superabsorbent polymer - and from 50% to 99% by weight of a hydraulic binder comprising a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed. The compositions according to the invention added to the sludge facilitate their handling and storage as much as possible and eliminate all the disadvantages of the prior art. In particular, the stickiness of the mud is no longer influenced by its bentonite content. The invention also relates to the use of the composition for conditioning sludge.
Description
La présente invention concerne le secteur technique du traitement des boues et plus particulièrement leur “conditionnement” avant leur élimination par les filières appropriées. La composition asséchante de l’invention permet de pouvoir transporter facilement les boues en diminuant leurs pouvoir collant. Cette composition asséchante comprend : - au moins 1% et jusqu’à 50% en poids d’un polymère superabsorbant – et de 50% à 99% en poids d'un liant hydraulique comprenant un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés. Les compositions, selon l’invention, ajoutées aux boues facilitent au maximum leur manipulation et leur stockage et élimine tous les inconvénients de l’art antérieur. En particulier, le pouvoir collant de la boue n'est plus influencé par sa teneur en bentonite. L’invention concerne également l’utilisation de la composition pour conditionner des boues.The present invention concerns the technical sector of sludge treatment and more particularly their “conditioning” before their elimination through the appropriate channels. The drying composition of the invention makes it possible to easily transport the sludge by reducing its stickiness. This drying composition comprises: - at least 1% and up to 50% by weight of a superabsorbent polymer - and from 50% to 99% by weight of a hydraulic binder comprising a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed. The compositions according to the invention added to the sludge facilitate their handling and storage as much as possible and eliminate all the disadvantages of the prior art. In particular, the stickiness of the mud is no longer influenced by its bentonite content. The invention also relates to the use of the composition for conditioning sludge.
Les villes, notamment les grandes métropoles, et les industries produisent ou rejettent des volumes très importants d'eaux usées. Le traitement de ces eaux, avant leur rejet dans le milieu naturel, a pour résultat la formation de très grosses quantités de boues. De plus, certaines boues provenant de divers dépôts de décantation naturel (barrages, bassins d'orage, lagunes...) nécessitent également d'être curées.Cities, particularly large metropolises, and industries produce or discharge very large volumes of wastewater. The treatment of this water, before its release into the natural environment, results in the formation of very large quantities of sludge. In addition, certain sludges coming from various natural settling deposits (dams, storm ponds, lagoons, etc.) also require cleaning.
Quelle qu’en soit leur origine, ces boues présentent une siccité variable et sont souvent très liquides ou pâteuses malgré l’emploi de procédés mécaniques de déshydratation, tels que les filtres à bande et les centrifugeuses. Un conditionnement visant à préparer la boue afin d’augmenter sa siccité est donc généralement nécessaire afin de faciliter sa manipulation, son transport et son stockage.Whatever its origin, this sludge presents variable dryness and is often very liquid or pasty despite the use of mechanical dehydration processes, such as belt filters and centrifuges. Conditioning aimed at preparing the sludge in order to increase its dryness is therefore generally necessary to facilitate its handling, transport and storage.
Parmi les différents conditionnements visant à préparer la boue, on peut citer à titre non exhaustif :Among the different packaging methods aimed at preparing the sludge, we can cite, without limitation:
− la coagulation thermique qui consiste en une cuisson des boues,− thermal coagulation which consists of cooking the sludge,
− le conditionnement chimique : de très grandes quantités de chaux, carbonates et divers produits minéraux mais également de produits organiques (sciures de bois) sont utilisées dans le but d’épaissir et surtout d’assécher les boues.− chemical conditioning: very large quantities of lime, carbonates and various mineral products but also organic products (sawdust) are used in order to thicken and especially dry the sludge.
Dans ce contexte, la force d'adhésivité (aussi appelé pouvoir collant) de la boue conditionnée aux outils employés lors des opérations de malaxage, pelletage et épandage est un problème technique majeur qui, s’il n’est pas maitrisé, peut impacter fortement les coûts et les temps de transport et de stockage.In this context, the adhesive strength (also called stickiness) of the sludge conditioned by the tools used during mixing, shoveling and spreading operations is a major technical problem which, if not controlled, can have a strong impact transport and storage costs and times.
L'invention a pour objet une nouvelle composition asséchante, qui une fois additionnée à la boue, permet de diminuer la force d'adhésivité de cette dernière et ainsi de faciliter sa manipulation tout en améliorant sa tenue en tas.The subject of the invention is a new drying composition, which, once added to the sludge, makes it possible to reduce the adhesive strength of the latter and thus facilitate its handling while improving its hold in piles.
Compte tenu de la nature liquide ou pâteuse de la plupart des boues urbaines ou industrielles, il est essentiel qu’un conditionnement soit mené conduisant à des boues pelletables et transportables. Le conditionnement des boues a pour but d'augmenter leur tenue en tas en accélérant le piégeage de l'eau et donc leur assèchement.Given the liquid or pasty nature of most urban or industrial sludge, it is essential that conditioning is carried out leading to shovelable and transportable sludge. The aim of sludge conditioning is to increase its hold in piles by accelerating the trapping of water and therefore its drying.
En plus des additifs précédemment cités qui ont été préconisés pour assécher les boues, on connaît le brevet FR3029195 de la déposante qui propose de grandement améliorer l’efficacité du conditionnement chimique des boues par l'utilisation conjointe d'un polymère superabsorbant (SAP) et de chaux. L'ajout de superabsorbant dans la composition permet notamment d'augmenter considérablement l'efficacité de rétention en eau de la chaux.In addition to the previously mentioned additives which have been recommended for drying the sludge, we know the patent FR3029195 of the applicant which proposes to greatly improve the efficiency of the chemical conditioning of the sludge by the joint use of a superabsorbent polymer (SAP) and of lime. The addition of superabsorbent in the composition makes it possible to considerably increase the water retention efficiency of the lime.
Toutefois, il est bien connu par l’homme du métier que plus la teneur en bentonite va être élevée, plus le pouvoir collant de la boue va augmenter rendant sa manipulation post-traitement difficile sauf à devoir surconsommer les additifs en question.However, it is well known to those skilled in the art that the higher the bentonite content, the more the stickiness of the mud will increase, making its post-treatment handling difficult unless the additives in question have to be over-consumed.
La demanderesse a procédé à de nombreux essais et mis en évidence que lorsqu’une composition à base de polymère superabsorbant et de liant hydraulique est additionnée à une boue sous la forme d’un mélange sec, le séchage de la boue est non seulement rendu possible et extrêmement rapide mais cela permet aussi d’en diminuer fortement son pouvoir collant sans affecter sa tenue en tas.The applicant has carried out numerous tests and demonstrated that when a composition based on superabsorbent polymer and hydraulic binder is added to a sludge in the form of a dry mixture, drying of the sludge is not only made possible and extremely fast but this also allows its stickiness to be greatly reduced without affecting its hold in the pile.
Selon la présente invention, il a été trouvé, de façon inattendue, qu’une composition asséchante particulièrement efficace pour le conditionnement des boues peut être utilisée dès lors qu’elle comprend – d’au moins 1% et jusqu’à 50% en poids d’un polymère superabsorbant – et de 50% à 99% en poids d'un liant hydraulique comprenant un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés, comme par exemple un ciment ou un mélange à base de ciment.According to the present invention, it has been found, unexpectedly, that a particularly effective drying composition for conditioning sludge can be used as long as it comprises – at least 1% and up to 50% by weight of a superabsorbent polymer – and from 50% to 99% by weight of a hydraulic binder comprising a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed, such as for example a cement or a cement-based mixture.
La présente invention concerne une composition asséchante en poudre pour permettre d’effectuer un conditionnement des boues optimum avant leur élimination par les filières appropriées. La composition de l’invention permet de pouvoir assécher rapidement et facilement les boues tout en réduisant leur adhésivité. Cette composition asséchante comprend :The present invention relates to a powder drying composition to enable optimum conditioning of the sludge before its elimination through the appropriate channels. The composition of the invention makes it possible to quickly and easily dry the sludge while reducing its adhesiveness. This drying composition includes:
- au moins 1% et jusqu’à 50% en poids d’un polymère superabsorbant, de préférence post réticulé, à savoir ayant subi un traitement de réticulation de surface,at least 1% and up to 50% by weight of a superabsorbent polymer, preferably post-crosslinked, namely having undergone a surface crosslinking treatment,
- et de 50% à 99% en poids d'un liant hydraulique comprenant un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés, comme par exemple un ciment commercial.and from 50% to 99% by weight of a hydraulic binder comprising a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed, such as for example a commercial cement.
L’invention concerne également l’utilisation de la composition pour conditionner des boues, tout particulièrement celles contenant des bentonites.The invention also relates to the use of the composition for conditioning sludges, particularly those containing bentonites.
Les compositions, selon l’invention, ajoutées aux boues transforment cette dernière en une boue transportable et stockable et élimine tous les inconvénients de l’art antérieur. En particulier, cela permet aussi de diminuer fortement le pouvoir collant de la boue sans affecter sa tenue en tas.The compositions, according to the invention, added to the sludge transform the latter into a transportable and storable sludge and eliminate all the disadvantages of the prior art. In particular, this also makes it possible to greatly reduce the stickiness of the mud without affecting its hold in piles.
Un but de l'invention est de proposer des nouvelles compositions asséchantes présentant des propriétés optimisées pour permettre de transporter et stocker les boues afin d’en faciliter leur extraction. Elles se présentent sous forme sèche, à savoir un mélange de poudres, de sorte qu’elles puissent être facilement transportés, stockés et mises en place.An aim of the invention is to propose new drying compositions having optimized properties to enable the transport and storage of sludge in order to facilitate its extraction. They come in dry form, namely a mixture of powders, so that they can be easily transported, stored and set up.
La présente invention concerne donc une nouvelle composition asséchante de pour les boues comprenant : - au moins 1% et jusqu’à 50%, de préférence entre 3 et 20% en poids, en poids d’un polymère superabsorbant - et de 50% à 99% en poids, de préférence entre 80 et 97% en poids, d'un liant hydraulique comprenant un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés, comme par exemple un ciment commercial.The present invention therefore relates to a new drying composition for sludge comprising: - at least 1% and up to 50%, preferably between 3 and 20% by weight, by weight of a superabsorbent polymer - and from 50% to 99% by weight, preferably between 80 and 97% by weight, of a hydraulic binder comprising a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed, such as for example a commercial cement.
Les compositions asséchantes réalisées selon l’invention, se présentant sous la forme d’une poudre sont utilisées à raison de 5 à 250 kg par tonne de boues, de préférence 8 à 150 kg par tonne de boues.The drying compositions produced according to the invention, in the form of a powder, are used at a rate of 5 to 250 kg per ton of sludge, preferably 8 to 150 kg per ton of sludge.
En pratique, le polymère superabsorbant utilisé est un agent hydrorétenteur d'origine naturelle ou synthétique qui présente une capacité de rétention d'eau supérieure ou égale à 30 fois son poids en eau déminéralisée, de préférence supérieure ou égale à 50 fois, avantageusement supérieure ou égale à 100 fois. Ce type de polymère est généralement connu sous l'abréviation : SAP ("superabsorbent polymer"). Il se présente généralement sous la forme de poudre, agglomérée ou non. Leur structure basée sur un réseau tridimensionnel assimilable à une multitude de petites cavités ayant chacune d'elles la capacité de se déformer et d'absorber de l'eau leur confère la propriété d'absorber de très grandes quantités d'eau et donc de gonfler.In practice, the superabsorbent polymer used is a water-retaining agent of natural or synthetic origin which has a water retention capacity greater than or equal to 30 times its weight in demineralized water, preferably greater than or equal to 50 times, advantageously greater than or equal to 100 times. This type of polymer is generally known by the abbreviation: SAP ("superabsorbent polymer"). It generally comes in the form of powder, agglomerated or not. Their structure based on a three-dimensional network comparable to a multitude of small cavities, each of which has the capacity to deform and absorb water, gives them the property of absorbing very large quantities of water and therefore swelling. .
Les polymères superabsorbants d'origine naturelle, utilisables dans le cadre de la présente invention, sont par exemple ceux décrits dans les brevets US358364, US1693890, US3846404, US3935099 ou US3661815…On citera de façon non limitative : la gomme guar, les alginates, la carboxyméthyle cellulose, le dextran, la gomme xanthane…The superabsorbent polymers of natural origin, usable in the context of the present invention, are for example those described in patents US358364, US1693890, US3846404, US3935099 or US3661815… We will cite in a non-limiting manner: guar gum, alginates, carboxymethyl cellulose, dextran, xanthan gum…
Les SAPs d'origine synthétique utilisables dans le cadre de la présente invention, sont par exemple, des polymères hydrosolubles réticulés, ou pouvant être réticulés. Il en existe de nombreux types. De tels polymères sont par exemple décrits dans le brevet FR 2559158 dans lequel il est décrit des polymères réticulés de l'acide acrylique ou méthacrylique, des copolymères greffés réticulés du type polysaccharide / acide acrylique ou méthacrylique, des terpolymères réticulés du type acide acrylique ou méthacrylique / acrylamide / acrylamide sulfoné et leurs sels de métaux alcalino -terreux ou alcalins.The SAPs of synthetic origin that can be used in the context of the present invention are, for example, water-soluble polymers that are crosslinked, or can be crosslinked. There are many types. Such polymers are for example described in patent FR 2559158 in which crosslinked polymers of acrylic or methacrylic acid are described, crosslinked graft copolymers of the polysaccharide/acrylic or methacrylic acid type, crosslinked terpolymers of the acrylic or methacrylic acid type / acrylamide / sulfonated acrylamide and their alkaline earth or alkali metal salts.
Dans un mode de réalisation préféré, les monomères utilisés pour la préparation des polymères superabsorbants sont choisis parmi l’acrylamide et/ou d'acide acrylique partiellement ou totalement salifié et/ou d'ATBS (acrylamido tertio butylsufonate) partiellement ou totalement salifié et/ou de NVP (N vinylpyrrolidone) et/ou d'acryloylmorpholine et/ou d'acide itaconique partiellement ou totalement salifié. Dans un mode de réalisation préféré, les polymères superaborbants sont des homopolymères ou des copolymères réticulés à base d'acide acrylique partiellement ou totalement salifié.In a preferred embodiment, the monomers used for the preparation of the superabsorbent polymers are chosen from acrylamide and/or partially or totally salified acrylic acid and/or partially or totally salified ATBS (acrylamido tertio butyl sufonate) and/or or NVP (N vinylpyrrolidone) and/or acryloylmorpholine and/or partially or totally salified itaconic acid. In a preferred embodiment, the superabsorbent polymers are crosslinked homopolymers or copolymers based on partially or totally salified acrylic acid.
D'autres monomères hydrophiles, comme par exemple les monomères cationiques, mais aussi des monomères à caractères hydrophobes, pourront être utilisés pour produire les polymères superabsorbants. Parmi les monomères cationiques, on citera à titre d’exemple les sels de diallyldialkyl ammonium et les monomères de type dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, dialkylaminoalkyl (meth)acrylamide ainsi que leurs sels d’ammonium quaternaire ou d’acides. On citera en particulier l'acrylate de dimethylaminoethyl (ADAME) et/ou le methacrylate de dimethylaminoethyle (MADAME) quaternisés ou salifiés, le chlorure d'acrylamidopropyltrimethylammonium (APTAC) et/ou le chlorure de methacrylamidopropyltrimethylammonium (MAPTAC).Other hydrophilic monomers, such as for example cationic monomers, but also monomers with hydrophobic characteristics, could be used to produce superabsorbent polymers. Among the cationic monomers, mention will be made, by way of example, of diallyldialkyl ammonium salts and monomers of the dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, dialkylaminoalkyl (meth)acrylamide type as well as their quaternary ammonium or acid salts. Particular mention will be made of quaternized or salified dimethylaminoethyl acrylate (ADAME) and/or dimethylaminoethyl methacrylate (MADAME), acrylamidopropyltrimethylammonium chloride (APTAC) and/or methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride (MAPTAC).
Les polymères superabsorbants synthétiques sont généralement réticulés avec 100 à 6000 ppm d'au moins un agent réticulant choisi dans le groupe comprenant les composés acryliques comme par exemple le méthylène bis acrylamide, allyliques comme par exemple le chlorure de tertra allylammonium, vinyliques comme par exemple le divinyl benzène, diepoxy, sels métalliques...Certains peuvent également avoir une double réticulation comme par exemple par un réticulant acrylique.Synthetic superabsorbent polymers are generally crosslinked with 100 to 6000 ppm of at least one crosslinking agent chosen from the group comprising acrylic compounds such as for example methylene bis acrylamide, allylic compounds such as for example tertra allylammonium chloride, vinyl compounds such as for example divinyl benzene, diepoxy, metal salts... Some can also have double crosslinking, for example with an acrylic crosslinker.
On préférera, pour des raisons de coût, les polymères superabsorbants d'origine synthétique de type polyacrylate de sodium réticulé.For cost reasons, superabsorbent polymers of synthetic origin of the crosslinked sodium polyacrylate type will be preferred.
Le SAP peut être obtenu par toutes les techniques de polymérisation bien connues par l’homme de métier : polymérisation en gel, polymérisation par précipitation, polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse) suivie ou non d’une étape distillation, polymérisation en suspension, polymérisation en solution, ces polymérisations étant suivies ou non d’une étape permettant d’isoler une forme sèche du (co)polymère par tous types de moyens bien connus de l’homme de métier.SAP can be obtained by all polymerization techniques well known to those skilled in the art: gel polymerization, precipitation polymerization, emulsion polymerization (aqueous or inverse) followed or not by a distillation step, suspension polymerization, polymerization in solution, these polymerizations being followed or not by a step making it possible to isolate a dry form of the (co)polymer by all types of means well known to those skilled in the art.
Selon l’invention, le polymère superabsorbant sera avantageusement post-réticulé en surface à savoir qu’ils :According to the invention, the superabsorbent polymer will advantageously be post-crosslinked on the surface, namely that they:
- résultent de la polymérisation avec réticulation partielle de monomères éthyléniquement insaturés hydrosolubles comportant au moins une fonction carboxylique, en particulier les acides acryliques et méthacryliques et leurs sels alcalins, qu'ils soient obtenus par un procédé de polymérisation en solution, en masse ou en suspension inverse, tels que décrits par exemple dans les demandes de brevets EP312952, EP441507 ou EP742231…result from the polymerization with partial crosslinking of water-soluble ethylenically unsaturated monomers comprising at least one carboxylic function, in particular acrylic and methacrylic acids and their alkaline salts, whether obtained by a solution, mass or inverse suspension polymerization process , as described for example in patent applications EP312952, EP441507 or EP742231…
- et présentent une réticulation l'extérieur des grains de polymères. Cette réticulation de surface est dénommée postréticulation car elle se fait sur la poudre de SAP lorsque la polymérisation est terminée et le SAP partiellement déshydraté, pendant le séchage. La postréticulation permet de former une coquille fortement réticulée autour des particules de SAP. Les particules de SAP sont présentes alors une structure "coeur-coquille".and exhibit crosslinking on the exterior of the polymer grains. This surface crosslinking is called postcrosslinking because it is done on the SAP powder when the polymerization is completed and the SAP is partially dehydrated, during drying. Postcrosslinking makes it possible to form a strongly crosslinked shell around the SAP particles. The SAP particles then have a “core-shell” structure.
Les étapes de postréticulation de polymères hydrophiles possédant des groupes carboxyliques et/ou carboxylates par un agent polyfonctionnel sont bien connues par l’homme de métier. La poudre sèche est typiquement post-réticulée en la faisant réagir avec d'autres agents de réticulation tels que, par exemple, des agents de réticulation organiques et/ou des cations multivalents, pour produire une couche de surface plus fortement réticulée par rapport à l’intérieur des particules. Les procédés couramment utilisés pour la post-réticulation en surface, comprennent une étape consistant à mettre en contact le polymère de base avec un agent de post-réticulation en surface suivi par une étape de traitement thermique ultérieure. Cette dernière est destinée à achever la post-réticulation en surface, le traitement thermique étant généralement effectué à chaud, généralement à l’aide de "sécheurs" en continu. On citera à titre d’exemple les documents GB 2126591, EP789048, FR2923830... Il existe beaucoup de molécules décrites dans la littérature aptes à réagir suffisamment vite sur les groupements carboxyliques des SAP, afin de réaliser le pontage des chaînes polymériques. Un moyen bien connu consiste à post-traiter son polymère superabsorbants « de base ». Pour ce faire, la poudre séchée de polymère superabsorbant dit « de base » est soumise à une réticulation supplémentaire sur une couche superficielle de ses particules, par une étape de post-réticulation en surface. La post-réticulation en surface augmente la densité de réticulation à la surface de l'enveloppe des particules de polymère superabsorbant réduisant ainsi la capacité d'absorption du polymère superabsorbant dans la couche de surface.The post-crosslinking steps of hydrophilic polymers having carboxylic and/or carboxylate groups using a polyfunctional agent are well known to those skilled in the art. The dry powder is typically post-crosslinked by reacting it with other crosslinking agents such as, for example, organic crosslinking agents and/or multivalent cations, to produce a more highly crosslinked surface layer compared to the inside the particles. Commonly used methods for surface post-crosslinking include a step of contacting the base polymer with a surface post-crosslinking agent followed by a subsequent heat treatment step. The latter is intended to complete the post-crosslinking on the surface, the heat treatment generally being carried out hot, generally using continuous "dryers". As an example, we will cite the documents GB 2126591, EP789048, FR2923830... There are many molecules described in the literature capable of reacting sufficiently quickly on the carboxylic groups of SAPs, in order to carry out the bridging of the polymer chains. A well-known way is to post-process its “base” superabsorbent polymer. To do this, the dried powder of so-called “basic” superabsorbent polymer is subjected to additional crosslinking on a surface layer of its particles, by a surface post-crosslinking step. Surface post-crosslinking increases the crosslinking density at the surface of the superabsorbent polymer particle shell thereby reducing the absorption capacity of the superabsorbent polymer in the surface layer.
L'invention sera avantageusement mise en œuvre avec des particules de polymère superabsorbant de forme sphérique ou non et dont le diamètre moyen est compris en général entre 5 µm et 5000 µm et de préférence entre 100 et 850 µm. De manière avantageuse, l'hydrorétenteur (ou le mélange d'hydrorétenteurs) représente de 10 à 50 % en poids de préférence de 15 à 40% en poids de la composition asséchante selon l’invention. Avantageusement le SAP aura une granulométrie similaire à celle de la poudre obtenue à partir d'une mousse de polyuréthane.The invention will advantageously be implemented with superabsorbent polymer particles of spherical or non-spherical shape and whose average diameter is generally between 5 µm and 5000 µm and preferably between 100 and 850 µm. Advantageously, the hydroretentant (or the mixture of hydroretentants) represents 10 to 50% by weight, preferably 15 to 40% by weight, of the drying composition according to the invention. Advantageously, the SAP will have a particle size similar to that of the powder obtained from a polyurethane foam.
En pratique, le liant hydraulique constituant un des 2 éléments essentiels à la composition suivant l'invention comprend un mélange de calcaire et d’argile cuits à très haute température et broyés et est de préférence un ciment ou un mélange à base de ciment.In practice, the hydraulic binder constituting one of the 2 essential elements in the composition according to the invention comprises a mixture of limestone and clay cooked at very high temperature and crushed and is preferably a cement or a cement-based mixture.
Par l'expression "ciment" on entend ici un produit qui est élaboré généralement à partir d’un mélange de calcaire et d’argile, mélange qui est progressivement chauffé à une température voisine de 1450°C, puis brusquement refroidi (procédé appelé clinkérisation). Il en résulte le clinker, mélange de calcaire et d’argile cuits, qui, mélangé avec du gypse et éventuellement avec d’autres produits, puis finement broyé, donne le ciment.By the expression "cement" we mean here a product which is generally produced from a mixture of limestone and clay, a mixture which is gradually heated to a temperature close to 1450°C, then suddenly cooled (a process called clinkerization ). The result is clinker, a mixture of cooked limestone and clay, which, mixed with gypsum and possibly with other products, then finely ground, gives cement.
Les liants hydrauliques utilisés dans le cadre de l’invention peuvent être de différente nature. On préférera, pour des raisons de coût, utiliser des ciments commerciaux, bien connus par l’homme de métier. Selon que des constituants, autres que le gypse, sont ou non ajoutés au clinker lors des opérations de fabrication, on obtient les différents types de ciments. De façon non limitative, voici une liste des principaux types de ciments courants utilisables dans le cadre de l’invention :The hydraulic binders used in the context of the invention can be of different nature. For cost reasons, we will prefer to use commercial cements, well known to those skilled in the art. Depending on whether or not constituents, other than gypsum, are added to the clinker during manufacturing operations, different types of cements are obtained. In a non-limiting manner, here is a list of the main types of common cements that can be used in the context of the invention:
- Le ciment Portland : il contient au moins 95% de clinker et au plus 5% de constituants secondaires.Portland cement: it contains at least 95% clinker and at most 5% secondary constituents.
- Le ciment Portland composé : il contient au moins 65% de clinker et au plus 35% d’autres constituants : laitier de haut fourneau, fumée de silice, pouzzolane, cendres volantes, calcaires, constituants secondaires.Composite Portland cement: it contains at least 65% clinker and at most 35% other constituents: blast furnace slag, silica fume, pozzolan, fly ash, limestone, secondary constituents.
- Le ciment de haut fourneau : ccontient entre 36 et 80% de laitier et 20 à 64% de clinker.Blast furnace cement: contains between 36 and 80% slag and 20 to 64% clinker.
- Le ciment composé : il contient 20 à 64% de clinker, 18 à 49% de laitier et 18 à 49% de cendres volantes ou de pouzzolanes.Composite cement: it contains 20 to 64% clinker, 18 to 49% slag and 18 to 49% fly ash or pozzolans.
- Le ciment prompt : ce ciment résulte de la cuisson à température modérée d’un calcaire argileux, suivie d’un broyage très fin.Quick cement: this cement results from the cooking of clayey limestone at a moderate temperature, followed by very fine grinding.
- Le mortier bâtard : qui est réalisé avec un mélange de ciment et de chaux.Bastard mortar: which is made with a mixture of cement and lime.
Le polymère superabsorbant et le liant hydraulique se présentent sous la forme d’un mélange homogène et sont donc introduits simultanément. Il s’agit d’une véritable “ composition ”. L’ajout de la composition de l’invention s’effectue directement dans la boue par mélange mécanique (vis de brassage, pelle mécanique…) et permet d’obtenir un effet asséchant et agglomérant optimisés tout en diminuant fortement le pouvoir collant de la boue. Il a été observé que la composition produit des effets combinés très supérieurs à un ajout séparé des composants. La composition asséchante de l’invention a la propriété de diminuer de manière spectaculaire l’adhésivité de la boue. Ce résultat était totalement inattendu dans la mesure où la présence bentonite conduit dans la plupart des cas à des boues très adhérentes aux outils de sorte que l’homme du métier n’était donc pas incité à utiliser ce type de composition pour résoudre le problème présent. Il y a donc une vraie et inattendue synergie des deux ingrédients de la composition.The superabsorbent polymer and the hydraulic binder are in the form of a homogeneous mixture and are therefore introduced simultaneously. This is a true “composition”. The composition of the invention is added directly to the mud by mechanical mixing (mixing screw, mechanical shovel, etc.) and makes it possible to obtain an optimized drying and agglomeration effect while significantly reducing the stickiness of the mud. . It has been observed that the composition produces combined effects much greater than adding the components separately. The drying composition of the invention has the property of dramatically reducing the adhesiveness of the mud. This result was totally unexpected to the extent that the presence of bentonite leads in most cases to sludge that adheres very well to the tools so that those skilled in the art were therefore not encouraged to use this type of composition to solve the present problem. . There is therefore a real and unexpected synergy of the two ingredients in the composition.
La présente invention concerne également toute variante ou adaptation qui apparaîtra clairement à l’homme de métier, au besoin en ayant recours à quelques essais de routine.The present invention also relates to any variation or adaptation which will become clear to those skilled in the art, if necessary by having recourse to a few routine tests.
Des essais comparatifs ont été réalisés en utilisant les polymères superabsorbants tels que dans le tableau 1 ci-après :Comparative tests were carried out using superabsorbent polymers such as in Table 1 below:
Anionic100%
Anionic
Anionic100%
Anionic
L’efficacité des compositions couvertes par l’invention a été testée sur une boue bentonitique (12% de matières sèches). Les déblais de ces boues présentent généralement un pouvoir collant important post-condionnement les rendant difficilement manipulables.The effectiveness of the compositions covered by the invention was tested on a bentonite mud (12% dry matter). The cuttings from these sludges generally have a significant post-conditioning stickiness, making them difficult to handle.
Pour la réalisation des exemples présentés dans le tableau 2, les mélanges des compositions asséchantes avec la boue bentonitique ont été réalisés de façon mécanique jusqu’à homogénéisation visuelle.For the production of the examples presented in Table 2, the mixtures of the drying compositions with the bentonite mud were carried out mechanically until visual homogenization.
L’évaluation de la force d’adhésivité de la boue (pouvoir collant) a été conduite visuellement en prenant un échantillon de boue sur une truelle et en retournant cette dernière.The evaluation of the adhesive strength of the mud (stickiness) was carried out visually by taking a sample of mud on a trowel and turning it over.
(SAP et LH)
exprimé en poids%Composition of the drying agent
(SAP and LH)
expressed in weight%
Addition séquencéeSequenced addition
Ces essais montrent que pour conditionner une boue, comparativement à l’emploi d’un polymère superabsorbant seul, quel que soit le polymère superabsorbant ou l’agent liant utilisés, les compositions selon l’invention permettent de supprimer le pouvoir collant de la boue finale. Il a été montré de plus que dès lors que le polymère superabsorbant n'est pas ajouté sous la forme d’un mélange sec avec l’agent liant, comme cela est le cas dans les exemples, mais de façon séquencée, la perte d’adhésivité de la boue n’est plus rendu possible au même dosage.These tests show that to condition a sludge, compared to the use of a superabsorbent polymer alone, whatever the superabsorbent polymer or the binding agent used, the compositions according to the invention make it possible to eliminate the stickiness of the final sludge. . It has further been shown that since the superabsorbent polymer is not added in the form of a dry mixture with the binding agent, as is the case in the examples, but in a sequenced manner, the loss of adhesiveness of the mud is no longer possible at the same dosage.
Nous avons, de plus, pu constater visuellement que l’assèchement de la boue était aussi extrêmement rapide et qu’elle présente une tenue en tas optimale.We were also able to visually see that the drying of the sludge was also extremely rapid and that it had optimal pile hold.
Les compositions asséchantes de l’invention sont tout à la fois simples (un seul point de mélange à réaliser) et rapides à mettre en œuvre, et efficaces. Elles répondent en cela parfaitement aux besoins de l’industrie pour faciliter le transport et le stockage des boues, notamment bentonitiques. Une fois additionnée à la boue, elles permettent d’en diminuer la force d'adhésivité tout en améliorant leur tenue en tas, offrant ainsi une solution efficace à un problème technique majeur qui, s’il n’est pas maitrisé, peut impacter fortement les coûts et les temps de traitement lors des opérations de malaxage, pelletage et épandage.
The drying compositions of the invention are both simple (a single mixing point to make) and quick to implement, and effective. In this way, they perfectly meet the needs of industry to facilitate the transport and storage of sludge, particularly bentonite. Once added to the mud, they make it possible to reduce its adhesive force while improving their hold in piles, thus offering an effective solution to a major technical problem which, if not mastered, can have a significant impact costs and processing times during mixing, shoveling and spreading operations.
Claims (6)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR2202317A FR3133607A1 (en) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | Drying composition to facilitate the handling of sludge |
Applications Claiming Priority (2)
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| FR2202317A FR3133607A1 (en) | 2022-03-16 | 2022-03-16 | Drying composition to facilitate the handling of sludge |
| FR2202317 | 2022-03-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR3133607A1 true FR3133607A1 (en) | 2023-09-22 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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| FR (1) | FR3133607A1 (en) |
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