A PARTIR DE DECHETS

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une matière combustible, solide, imputrescible, à partir de déchets tels que des ordures ménagères, selon lequel on met au moins une partie des déchets sous forme d'une masse homogène de matière à l'état divisé, on mélange cette masse avec au moins un matériau minéral choisi parmi la chaux vive et les matériaux contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou sous forme d'une combinaison chimique, on soumet le mélange ainsi obtenu à une densification sous pression et on chauffe la matière densifiée résultant de cette dernière opération à une température et pendant une durée suffisantes pour faire réagir ledit matériau minéral avec les déchets et réduire la teneur en humidité du mélange à une valeur prédéterminée.

Il a déjà été proposé de fabriquer une matière combustible solide, stable et notamment imputrescible, à partir de déchets, par un procédé comprenant la mise en réaction des déchets, préalablement broyés et débarrassés d'au moins une partie des matières non-combustibles et/ou éventuellement réutilisables, tels que les métaux, avec de la chaux vive ou une matière contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou sous forme d'une combinaison chimique, cette réaction étant effectuée avant ou après densification de la masse de déchets broyés et intimement mélangés avec la chaux vive ou la matière contenant de l'oxyde de calcium.

Des procédés de ce genre sont, notamment, décrits dans la demande de brevet allemand DE-A-3.226.798 ainsi que dans la demande de brevet internationale WO-A-84/00976.

D'autre part, le brevet suisse No 665.785 décrit un procédé de transformation de déchets en matériaux solides, inertes et insolubles dans l'eau, selon lequel on soumet une masse d'ordures ménagères à un premier broyage grossier, effectué avant ou après un tri magnétique destiné à l'élimination des matières métalliques ferromagnétiques, on fait sécher la masse d'ordures, on la soumet ensuite à un second broyage

de façon à la réduire en poudre fine, on incorpore de la chaux vive dans la poudre ainsi obtenue, on soumet le mélange résultant à une granulation sous pression, de façon à le mettre sous, forme de petits granulés cylindriques, et on soumet ces derniers à un traitement thermique comprenant une phase de chauffage à une température comprise entre 250 et 300° C.

Le brevet US No 4.898.615 décrit un procédé de fabrication de ciment, selon lequel on utilise comme combustible solide d'appoint, dans un four de fabrication de clinker, le produit résultant du traitement thermique, à une température de 130 à 230° C, d'un mélange d'ordures, broyées et débarassées de leurs constituants métalliques, et d'oxyde de calcium ou d'un matériau contenant de l'oxyde de calcium, ce mélange pouvant en outre contenir divers additifs, et notamment de l'argile et des liants ainsi que des agents modificateurs des propriétés rhéologiques, et étant mis sous forme de granulés préalablement à ce traitement thermique.

Ces procédés visent à apporter une solution au problème de l'élimination des déchets solides hétérogènes, partiellement putrescibles, tels que . les ordures ménagères, en évitant les inconvénients bien connus des méthodes classiques telles que le dépôt des ordures en décharge ou leur incinération dans des fours de pyrolyse.

Cependant, les procédés connus ne permettent pas une mise en oeuvre industrielle dans des conditions économiquement rentables et avec une qualité suffisamment régulière des produits obtenus.

L'invention a notamment pour but l'obtention, à partir d'une masse de déchets tels que les ordures ménagères ou d'autres déchets de composition physique et chimique similaire, ces déchets étant de par leur nature hétérogènes et de composition variable, notamment selon l'origine des déchets ainsi que la saison, d'une matière combustible solide, homogène, biolbgiquement stable, bien stockable et transportable et de composition pratiquement constante, ayant un pouvoir calorifique compris dans des limites étroites et prédéterminées, au moyen d'un procédé permettant, à l'échelle industrielle, d'atteindre une grande capacité de traitement pour une installation donnée, une durée de vie

élevée des machines utilisées et des frais d'entretien et de consommation d'énergie réduits.

A cet effet, le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on effectue l'opération de mise des déchets à l'état divisé en au moins deux étapes successives, dont la première consiste en un déchiquetage, et au moins l'une des étapes consécutives à ce déchiquetage consiste en un broyage et qu'au moins une opération d'extraction de piles et au moins une opération d'extraction de métaux ferreux sont effectuées avant ledit broyage.

Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, on soumet le produit résultant du broyage à au moins une opération permettant d'en séparer les particules de verre et de matières céramiques ainsi que les particules de métaux non ferreux éventuellement présentes dans ce produit.

De préférence, ladite opération de séparation consiste en un tri densimétrique.

Selon une forme de mise en oeuvre particulièrement avantageuse, l'on soumet le produit résultant du broyage avant ou après ladite opération permettant la séparation des particules de verre et de matière céramiques ainsi que des particules de métaux non ferreux, à au moins une opération d'extraction d'au moins une partie des matières plastiques.

Avantageusement, ladite opération d'extraction des matières plastiques est suivie de la réincorporation partielle et contrôlée d'au moins une partie des matières plastiques, dans la masse de déchets, de façon à régler la teneur en matières plastiques dans cette masse.

Le présent procédé permet de valoriser les déchets et de rendre leurs composants utilisables. En particulier, l'extraction des constituants mentionnés peut s'effectuer avec une grande qualité de séparation, ce qui permet un _, taux de recyclage très élevé, pouvant atteindre 98 à 99%. Dans le cas où des filières de recyclage des produits inertes feraient défaut, la qualité de séparation obtenue permet un stockage des matières et/ou

matériaux extraits, qui sont nettement distincts, homogènes et clairement identifiés, en vue d'un recyclage et/ou d'une valorisation ultérieurs. Il est à noter également, que l'extraction peut être réalisée de façon entièrement mécanique et automatique, ne demandant aucune intervention manuelle, de sorte que le procédé présente un aspect particulièrement favorable du point de vue économique et du point de vue hygiénique pour le personnel d'exploitation.

Ce procédé comporte en outre un aspect écologique important, notamment du fait que les piles représentent le principal constituant polluant des déchets ménagers par rapport au pourcentage et à la masse totale des polluants en présence.

L'extraction et la réincorporation contrôlée des matières plastiques permet de régler la composition chimique correspondante et le pouvoir calorifique (PCI) du produit combustible obtenu. Ceci est d'autant plus important que les matières plastiques sont hautement énergétiques et d'une composition chimique pouvant poser des problèmes si elles se trouvent concentrées à un certain moment au cours de la combustion.

L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre, d'un exemple non limitatif illustré par le dessin annexé, dans lequel:

La Fig. 1 est un schéma-bloc illustrant les différentes étapes de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Conformément à l'exemple de la Fig. 1 , des ordures ménagères pouvant provenir du ramassage par les camions-bennes municipaux et éventuellement soumises aux opérations usuelles de tri, afin d'en séparer les objets récupérables et/ou recyclables tels quels, notamment les objets et parties d'objets de grandes dimensions, sont déchargées dans une ou plusieurs trémies de réception (non représentées) et envoyées dans un déchiqueteur 1. Ce déchiqueteur, qui peut être de tout type approprié, notamment d'un type connu en soi, permet, en particulier, d'ouvrir les sacs en matière plastique contenant les ordures, de réduire les grosses fractions présentes et notamment de déchirer les matières

textiles ainsi que les feuilles de matière plastique. Il est à noter que l'énergie mécanique requise pour le fonctionnement d'un tel déchiqueteur est bien inférieure, pour un débit de matière donné, à celle d'un broyeur primaire, tel qu'utilisé dans les procédés de l'art antérieur.

Après déchiquetage, la masse d'ordures est soumise à une opération d'extraction des piles, dans un dispositif d'extraction 2, qui peut également être de tout type approprié, tel que, par exemple, un dispositif comprenant des moyens pour détecter des courants électriques résiduels.

La quasi-totalité des piles peut ainsi être séparée de la masse des ordures et envoyée dans une installation de recyclage, alors que la masse d'ordures débarrassée des piles passe dans un dispositif d'extraction des métaux ferreux 3, tel qu'un dispositif de tri magnétique.

Ensuite, la masse d'ordures est soumise à un broyage, dans un broyeur 4. Avantageusement, on utilise un broyeur rotatif à marteau, permettant de réduire la masse d'ordures en particules ayant des dimensions n'excédant pas 25 à 30 mm.

Il est à remarquer que le fait d'effectuer d'abord un déchiquetage, au lieu d'un broyage primaire, se traduit par plusieurs avantages très importants. En particulier, la capacité de l'installation, pour une puissance mécanique donnée, est considérablement augmentée, alors que la consommation d'énergie de l'ensemble composé du déchiqueteur et du broyeur placé en aval de celui-ci est fortement réduite pour un débit global donné.

En outre, on améliore considérablement la régularité de la granulométrie des particules de matière à la sortie du broyeur, tout en augmentant la durée de vie de celui-ci et en espaçant les opérations d'entretien nécessaires.

D'autre part, le remplacement de l'opération de broyage primaire par un déchiquetage permet la récupération ultérieure des métaux sous forme directement recyclable.

Il est également à noter que le déchiquetage et l'extraction des métaux ferreux avant le broyage permettent d'éviter les risques occasionnés, dans les procédés de l'art antérieur, par le broyage primaire, notamment la projection de blocs de matière dure de dimensions relativement grandes et la rupture mécanique des éléments du broyeur, ainsi que de diminuer notablement les risques d'explosion et d'incendie qui existent lors d'un broyage de déchets ménagers non triés.

Il est généralement avantageux d'utiliser au moins deux broyeurs fonctionnant alternativement pour éviter des arrêts de la chaîne de traitement pendant les opérations d'entretien et de remplacement de pièces d'usure.

Après son passage à travers le dispositif de broyage 4, la masse d'ordures est soumise à une opération de tri granulométrique dans un dispositif de tri 5 qui peut être de tout type approprié. Ce dispositif effectue une séparation des particules en deux fractions, à savoir une fraction dont la granulométrie est supérieure à une valeur prédéterminée, par exemple 25 mm, qui est recyclée en amont du déchiqueteur 1 (ou éventuellement en amont du broyeur 4 ou de l'un ou l'autre des dispositifs d'extraction 2 et 3), et une fraction dont la granulométrie est inférieure à ladite valeur, qui est envoyée dans un dispositif de tri 6. Ce dispositif de tri peut être un dispositif densimétrique permettant de séparer les particules de verre et de céramique ainsi que des fractions de matériaux inertes hétérogènes d'autre nature, et comporter également un dispositif à courants de Foucault permettant la séparation des métaux et matériaux métalliques non-ferreux du reste de la masse d'ordures broyées. Le verre et les céramiques ainsi que les matériaux inertes hétérogènes ainsi séparés peuvent être récupérés et recyclés séparément.

La masse d'ordures est ensuite soumise à une opération de tri des matières plastiques dans un dispositif 7, les matières plastiques ainsi extraites de la masse d'ordures étant envoyées dans un silo tampon 8. Le dispositif de tri 7 peut être de tout type approprié, et il est avantageusement choisi de manière à permettre d'extraire au moins 80%, en poids, de la quantité totale de matières plastiques contenues dans la

masse d'ordures, par exemple en utilisant les propriétés électrostatiques des matières plastiques.

Tout ou partie de la masse de matières plastiques recueillie dans le silo tampon 8 peut être réinjectée dans la masse d'ordures en aval du dispositif de tri 7 à un débit déterminé ou dans des quantités définies, le reste pouvant être évacué de l'installation, en vue du recyclage de ces matières plastiques.

On obtient ainsi une masse d'ordures débarrassée de la presque totalité des métaux ainsi que du verre et des céramiques et des autres matériaux inertes contenus dans la masse d'ordures initiale.

Le réglage de la teneur de la masse d'ordures en matières plastiques à une valeur constante permet une amélioration importante des caractéristiques de cette masse requises pour l'obtention du produit combustible final . En particulier, il permet d'optimaliser et de régulariser la composition chimique e. le pouvoir calorifique de ce produit.

On incorpore ensuite, dans la masse d'ordures, une certaine quantité d'oxyde de calcium sous forme de chaux vive ou d'une matière contenant de l'oxyde de calcium, ou encore d'un mélange de plusieurs matières contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou sous forme de combinaison chimique.

A cet effet, dans le présent exemple, on effectue un mélange intime de la masse d'ordures et de la matière ou des matières à ajouter, provenant d'un silo d'alimentation 9, dans un dispositif de mélange 10.

La proportion de chaux vive ajoutée à la masse d'ordures est avantageusement de l'ordre de 3 à 10%, en poids, par rapport au poids d'ordures, et de préférence de 4 à 5%, en poids.

L'adjonction de CaO et son mélange intime avec l'ensemble des fractions combustibles de la masse d'ordures rend celle-ci biologiquement stable, ce qui est essentiel pour la stockabilité du produit obtenu, améliore

l'inflammabilité et optimalise la réaction du produit pendant la combustion épurant ainsi notablement les fumées produites.

En plus de la chaux vive ou de la matière ou des matières contenant de l'oxyde de calcium, on peut éventuellement ajouter aux ordures d'autres substances et notamment une ou plusieurs substances, minérales ou organiques, destinées à servir de liant en vue de la granulation ultérieure de la masse de mélange d'ordures et d'oxyde de calcium. Comme substance minérale supplémentaire, on peut, par exemple, utiliser des matières argileuses, telles que de la bentonite calcique et de la bentonite sodique. Comme liant organique, on peut, par exemple, utiliser des matières cellulosiques, telles que de la méthylcellulose et de la carboxyméthylcellulose, ou encore des fécules ou amidons, par exemple, de la fécule ou de l'amidon de manioc. On peut également utiliser tout autre liant approprié, notamment une résine synthétique, telle qu'une résine urée-formol, une résine mélamine-formol ou une résine phénolique, de l'alcool polyvinylique, ou encore du silicate de potassium ou de sodium.

On soumet ensuite le mélange homogène d'ordures, d'oxyde de calcium (ou de matière(s) minérale(s) contenant de l'oxyde de calcium) et éventuellement au moins un liant et/ou au moins une substance additionnelle, comme mentionné ci-dessus, à une opération de compression, par exemple dans une installation de granulation 1 1 , de manière à mettre ce mélange sous forme de granulés pouvant consister en petits cylindres ayant une longueur de 5 à 20 mm et un diamètre de 3 à 15 mm. Avantageusement, on utilise, comme installation de granulation, une machine à granuler de type industriel permettant d'effectuer la granulation sous une pression de l'ordre de 150 à 900 bars. Avec un autre type de presse, on peut donner au produit la forme de briquettes de taille appropriée. Selon une autre variante, le produit peut prendre la forme de fluff.

On peut, par ailleurs, combiner les opérations de mélange et de granulation qui viennent d'être mentionnées, en une seule opération effectuée dans un dispositif approprié réunissant les fonctions des installations 10 et 11.

Après granulation, la matière est soumise à un traitement thermique dans un dispositif de chauffage 12. Avantageusement, celui-ci comporte un four tubulaire rotatif ayant un axe légèrement incliné par rapport à l'horizontale, muni d'un brûleur dont la flamme est dirigée dans l'axe du four, dans le sens ou à contre-courant du flux de matière soumise au traitement thermique.

Ce traitement est de préférence effectué pendant une durée de l'ordre de 15 à 45 minutes et de façon que la température du produit à la sortie du four soit de l'ordre de 100 à 150° C. La température de traitement doit être assez basse pour éviter la pyrolyse des constituants des ordures ménagères.

Le produit de ce traitement consiste en une matière combustible, biologiquement stable et, en particulier, imputrescible lorsqu'elle est stockée à l'abri des intempéries. Elle est ainsi apte à être conservée et transportée sans altération et, en particulier sans dégagement de substances gazeuses, et pratiquement sans odeur.

Le pouvoir calorifique du produit ainsi obtenu est sensiblement constant et sa valeur, réglable selon les conditions opératoires pour une composition moyenne donnée des déchets de départ, est de l'ordre de 3000 à 4000 kcal/kg.

Ce produit peut être utilisé tel quel, comme combustible solide, à sa sortie de l'installation de traitement thermique, ou bien être emmagasiné et transporté vers un lieu d'utilisation, tel qu'un four de cimenterie ou une centrale thermique, éloigné de l'usine de fabrication du produit combustible.

Il est à remarquer que les cendres résultant de la combustion de ce produit s'incorporent intégralement au mélange des matières de départ (chaux et argile) de la fabrication d'un clinker de ciment, sans modification notable de la composition du clinker finalement obtenu. Par conséquent, l'utilisation du produit comme combustible pour un four de cimenterie constitue un débouché potentiel très intéressant pour ce

produit. D'autre part, dans le cas où le produit est utilisé comme combustible dans un autre genre d'installation, par exemple une centrale thermique, les cendres peuvent être intégralement éliminées, sans risque de pollution, par incorporation au mélange des matières premières de la fabrication d'un clinker de ciment, ou comme liant hydraulique en substitution d'une partie de la fraction ciment dans des produits tels que des briques, par exemple.

On peut apporter, tout en restant dans le cadre de l'invention, des modifications de détails au procédé qui vient d'être décrit.

De telles modifications peuvent notamment consister en l'interversion de l'ordre dans lequel certaines opérations sont effectuées, ainsi que dans la répétition de certaines de ces opérations.

Par exemple, l'ordre d'exécution des opérations d'extraction des piles 2 et de l'opération d'extraction des métaux ferreux 3 pourrait être inversé et ces deux opérations, ou seulement l'une d'entre elles, pourraient être effectuées préalalablement à l'opération de déchiquetage 1.

L'opération de broyage 4 pourrait être effectuée en plusieurs étapes, permettant chacune une réduction de la granulométrie des morceaux ou particules des matières par rapport à l'étape de broyage précédente.

L'opération de tri densimétrique pourrait être effectuée non pas avant, mais après le tri des matières plastiques 7.

La réinjection dans la masse d'ordures d'une partie des matières plastiques recueillies dans le silo 8 est une opération facultative, et l'on pourrait également régler la teneur en matière plastique dans la masse d'ordures avant son introduction dans le dispositif de mélange 10, simplement en agissant sur les conditions opératoires du tri des matières plastiques 7.

En ce qui concerne la nature des déchets soumis au traitement, on pourrait utiliser non pas uniquement des ordures ménagères, mais également d'autres déchets solides de nature comparable, par exemple,

des déchets agricoles et forestiers, des déchets provenant du jardinage, des déchets provenant de certaines industries ou artisanats, par exemple, des chutes de cartonnerie ou papeterie, des déchets provenant de l'industrie du cuir, etc.

Dans tous les cas d'application, le présent procédé permet un recyclage et une valorisation optimaux des fractions inertes et des fractions combustibles dans des conditions économiquement rentables.

Le combustible obtenu demande des installations de valorisation énergétique moins complexes et moins onéreuses que celles utilisées dans les pays industrialisés pour incinérer les déchets urbains non triés. De la combustion de ce combustible solide résultent des résidus dont la composition permet une valorisation et dont la quantité réduite conduit à un abaissement sensible des coûts d'un éventuel stockage définitif, en plus d'une simplification de la technique correspondante. Le présent procédé offre ainsi également une alternative à l'élimination problématique et coûteuse des cendres et autres résidus provenant de l'incinération des déchets urbains non triés.