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LU88408A1 - Procédé et installation de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers et industriels - Google Patents

Procédé et installation de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers et industriels Download PDF

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LU88408A1
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plastics
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Description

Mémoire Descriptif déposé à l’appui d’une demande de
BREVET D’INVENTION
au
Luxembourg au nom de: CIRRUS HOLDING S.A.
106, rue Pierre Gansen L-4570 Niedercorn pour : Procédé et installation de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers et industriels.
PROCEDE ET INSTALLATION DE TRIAGE DE MATIERES PLASTIQUES ISSUES DE DECHETS MENAGERS ET INDUSTRIELS La présente invention concerne un procédé de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers ou industriels. Elle propose aussi une installation pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention.
Dans de nombreux pays industrialisés, il devient de plus en plus difficile de se débarrasser des déchets d'une part parce que les sites adéquats pour les décharges deviennent rares et cher à installer et devront disparaître en quasi totalité dans les années à venir. D'autre part 1'incinération des déchets nécessite un traitement des fumées complexe et onéreux. De plus, la quantité de déchets n'a cessé de croître ces dernières années.
De nombreuses idées ont été proposées, depuis quelques années, pour diminuer la quantité de produits qui doivent être mis en décharge ou incinérés. Les déchets contiennent, en effet, un grand nombre de produits qui pourraient être revalorisés. Le grand problème consiste à séparer les différents produits de sorte à pouvoir les réutiliser d'une manière efficace et économique.
Actuellement, on essai de faire faire un premier tri, à la source, par le consommateur qui doit séparer les emballages, le verre, le papier etc des déchets organiques. Un tel système ne peut fonctionner que si les gens participent activement et durablement. En Allemagne, par exemple, on procède depuis peu à une collecte séparée des emballages dans des "sacs jaunes". Ces "sacs jaunes" contiennent toutes sortes de matières plastiques diverses ainsi que des produits métalliques et non-métalliques.
En industrie, on sépare aussi, de plus en plus, les déchets par catégorie en vue de les recycler.
Le grand problème qui n'est pas encore résolu d'une manière satisfaisante jusqu'à présent, est de réutiliser ces déchets à des fins utiles surtout en ce qui concerne les déchets hétérogènes en matière plastique.
Il s'agit-là souvent d'un mélange de différentes matières plastiques qui sont parfois incompatibles entre elles. De plus, ces déchets en matière plastique sont souvent pollués par d'autres produits tels que: papier, métaux, colle, aliments etc, surtout quand il s'agit d'ordures ménagères.
Le brevet européen EP 0 140 846 B1 décrit un procédé et une installation pour récupérer des matières plastiques hétérogènes c'est-à-dire comprenant différents types de matériaux plastiques sans devoir les séparer préalablement. On propose dans ce document, de broyer les matières plastiques, de les mélanger à froid et de les chauffer en deux étapes distinctes de sorte à obtenir un produit relativement homogène qui peut être utilisé pour fabriquer des objets utiles. Les produits obtenus par ce procédé, d'aussi bonne qualité qu'ils soient, ne pourront jamais concurrencer avec des produits fabriqués à partir de matériaux vierges. Aussi est-il difficile de les transformer car leurs propriétés peuvent varier d'un lot à un autre.
La demande de brevet européenne EP 0 334 420 A2 propose de recycler des déchets en matière plastique en les mélangeant à des polyoléfines vierges et des additifs inertes. Les produits obtenus par ce procédé seront de qualité inférieure car ils contiennent un pourcentage élevé de matériaux divers non définis et variables en provenance des déchets.
Afin d'obtenir des produits recyclés de bonne qualité il faut séparer les différents constituants des déchets.
Actuellement, les déchets sont triés à la main par catégorie de produits, après leur collecte, dans des centres de tri. Il va sans dire qu'il s'agit-là d'un travail pénible, insalubre et cher. En plus, le triage des différentes qualités de matières plastiques est difficilement réalisable manuellement car les matières plastiques sont difficiles à distinguer.
Le but de la présente invention est de proposer un procédé permettant de trier automatiquement les déchets en des fractions revalorisables et cela de manière peu onéreuse en vue de les recycler.
Ce but est atteint par le procédé selon la présente invention caractérisée par la combinaison des étapes successives suivantes : - déchiquetage des déchets en particules grossières, - lavage des déchets résiduels avec humidification des éléments composites, - extraction du polychlorure de vinyle (PVC), de l'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), du polyéthylènetéréphtalate (PET) du polyacrylate (PA), du polycarbonate (PC), du sable, des déchets métalliques résiduels et de tous les autres matériaux à haute densité, - séparation par friction des éléments composites, notamment du papier collé sur un support en matière plastique ou en métal, - extraction des fibres de papier, - séchage des matériaux plastiques obtenus.
Les matériaux plastiques ainsi obtenus se composent essentiellement de polyoléfines c. à d. de polyéthylène à basse densité (LDPE), de polyéthylène à haute densité (HDPE) et de polypropylène (PP) . Il se peut que ces matériaux comprennent encore une faible proportion de polystyrène (PS). Ces matériaux sont compatibles entre eux et peuvent être réutilisés tels quels ou bien ils peuvent être soumis à une séparation ultérieure en fonction de leur utilisation et de leur composition.
Selon un premier mode de réalisation préféré, les matériaux obtenues sont séparés en deux fraction dont l'une se compose principalement de particules de films en matière plastique, tandis que l'autre fraction se compose principalement de particules en provenance d’articles en matière plastique rigide.
Les fractions obtenues peuvent avantageusement être soumises à une extrusion suivie d'une granulation de sorte à obtenir des granulés ou des pastilles ou bien les fractions peuvent être broyées en une poudre fine. Ces granulés, pastilles ou poudres peuvent être directement réutilisés pour fabriquer des objets en matière plastique par des procédés conventionnels tels que extrusion, moulage, soufflage etc.
Selon un autre mode de réalisation préféré, les déchets sont déchiquetés en des particules d'environ 35 mm.
Selon un mode de réalisation avantageux, il est préférable de procéder à un premier déferraillement et une extraction des métaux non-ferreux avant de broyer les déchets.
Un des avantages principaux de ce procédé est que 1 ' on obtienne automatiquement des produits en matières plastiques de qualité constante et comparable à des produits vierges d'une manière indépendante de la composition de la matière de départ.
En effet, la fraction film se compose de polyéthylène à basse densité (LDPE) presque pur tandis que la fraction issue de produits rigides se compose de polyéthylène à haute densité (HDPE) , de polypropylène (PP) et de polystyrène (PS). Ces produits sont compatibles entre eux et peuvent être utilisés tels quels pour fabriquer de nouveaux emballages de qualité ou bien ils peuvent être séparés en des fractions distinctes.
Un des grands avantages de ce procédé est qu'il permet aussi de revaloriser les emballages "TETRA PAK", c'est-à-dire emballages pour liquides, composés de papier, de matière plastique (PE) et de métal (Al). Les fibres de papier sont humidifiées lors de l'étape de lavage et sont séparées ultérieurement de leur support par friction. Les fibres de papier peuvent ensuite être récupérées et recyclées. La fraction métallique est récupéré séparément et la matière plastique des "TETRA PAK" se retrouvera finalement dans la fraction "film" des matériaux plastiques triés.
Un autre avantage de ce procédé est qu1 il ne nécessite pas l'intervention de travail manuel pour effectuer le tri. Il est donc moins cher que les procédés conventionnels.
Encore un autre avantage de ce procédé est qu'il permet aussi de revaloriser d'autres produits tels que les métaux magnétiques et non magnétiques, le papier, le PVC et des autres produits qui sont extraits successivement et sélectivement de la chaîne de production.
Le procédé selon la présente invention a été testé sur des déchets en "sacs jaunes" qui contenaient environ 95% de matières plastiques mélangées. Les 5% restant étaient composés de produits divers tels que métaux, verre, papier, caoutchouc, bois, emballages composites tels que les "TETRA PAK" et produits compostables. La fraction de matières plastiques est constituée de : LDPE 40%, HDPE 23%, PP 5%, PS 11%, PVC 16%, EPS 3% (polystyrène expansé) PET 2% (polyéthylènetéréphtalate).
Il est entendu que cette grille varie en fonction des pays.
La fraction de matières plastiques obtenue après triage par le procédé selon l'invention présentait les caractéristiques suivantes :
Tableau l
PROPRIETE NORME UNITE VALEUR
Indice de fluidité DIN 53735 cm3/l0 min 1,3 Résistance à la traction DIN 53455 N/mm2 14,2 Résistance au déchirement DIN 53455 N/mm2 11,8
Allongement à la déchirure DIN 53455 % 20,7
Module E
(traction) DIN 53457 N/mm2 933
Module de flexion DIN 53457 N/mm2 811 Résistance à la chaleur DIN 53461 HDT A °C 50,6 HDT B °C 68,7
Résistance au choc ISO 179/leU
+23°C kJ/mm2 17,1 o°c kJ/mm2 12,9 -30°c kJ/mm2 12,3
Résistance au choc avec entaille ISO 179/leA
+23 °c kJ/mm2 7,3 0°C kJ/mm2 4,9 -30°C kJ/mm2 3,7 dureté Rockwell 3,1
Avant le broyage, la plupart des métaux magnétiques et des métaux non-magnétiques avaient été séparés des déchets.
Contrairement aux systèmes connus, le présent procédé permet de recycler réellement les matériaux plastiques c'est-à-dire de les réutiliser à la même fin. Les objets obtenus à partir des matériaux plastiques recyclés par le présent procédé sont des produits de haute qualité qui peuvent concurrencer les produits fabriqués à partir de matières plastiques vierges.
La présente invention propose aussi une installation pour la mise en oeuvre du présent procédé.
L'installation pour la mise en oeuvre de l'invention est caractérisé en ce qu'elle comprend essentiellement : au moins une trémie de réception des déchets, un moyen de désensachage automatique des sacs en matière plastique avec sol vibrant, sur tapis de transfert, un broyeur à calibrage, une première station de lavage, un moyen de séparation du PVC, de l'ABS, du PET, du PA, du PC, du sable, des déchets métalliques résiduelles et de tous les autres matériaux à haute densité, un moyen pour séparer les éléments composites par friction, un moyen pour extraire les fibres de papier, une deuxième station de lavage et un moyen pour sécher les matériaux plastiques résiduels.
Selon un premier mode de réalisation préféré, l'installation comprend un moyen pour séparer les matériaux plastiques résiduels en deux fractions.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'installation comprend aussi un moyen d'extrusion des matières plastiques triées pour obtenir des granulés ou des pastilles et/ou un moyen pour broyer les matières plastiques triées en une poudre fine.
Selon un mode de réalisation avantageux, la séparation du PVC, de l'ABS, du PET, du PA, du PC, du sable, des déchets métalliques résiduelles et de tous les autres matériaux à haute densité s'effectuent dans un bassin de décantation.
Selon encore un autre mode de réalisation avantageux, la séparation du papier est effectuée dans un centrifugeur.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la séparation des matières plastiques en deux fractions dont l'une se compose essentiellement de films en matériaux plastique et dont l'autre se compose essentiellement de particules en provenance d'articles en matière plastique rigide, est effectuée dans un séparateur à air.
Préférablement, l'installation comprend aussi un déferrailleur et un moyen pour séparer les métaux non-ferreux, c'est-à-dire non magnétiques.
Bien entendu, le présent procédé et la présente installation sont aussi utilisables pour trier automatiquement des déchets de matériaux en matière plastique en provenance de l'industrie. En général, ces déchets-là sont plus faciles à traiter car ils contiennent moins de matières polluantes ou organiques.
D'autres caractéristiques et particularités ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence au dessin annexé dans lequel: - la Figure 1 représente une installation de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers et/ou industriels.
L'installation représenté est destinée à recevoir les déchets emballés dans des sacs. Ces sacs en matière plastique sont déversés sur une trémie de réception 5 et les déchets sont désensaché dans le désensacheur 10 comprenant un sol vibrant 15. Les déchets sont soumis à un déferraillement grossier dans un déferrailleur 20 et le fer récupéré est déversé dans un conteneur 25. Les métaux non-magnétiques sont extraits dans un moyen d'extraction 30 de métaux non-magnétiques et puis récupérés dans un conteneur 35. Les déchets sont ensuite acheminés par une bande de transport 40 dans un broyeur 45. Les déchets broyés sont de nouveau soumis à un déferraillement dans un tambour de déferrai1lement 50 et le fer récupéré à cette étape est aussi déversé dans le conteneur 25.
Les déchets broyés et déferraillés sont ensuite acheminés au moyen d'une bande de transport 55 dans une installation de lavage 60. Les déchets humidifiés sont transportés par une vis sans fin 65 dans un séparateur de papier 70. Lors du passage des déchets dans la vis sans fin 65, les éléments composites sont séparés par friction. Les déchets débarrassés des fibres de papier sont ensuite déversés dans une installation de lavage 75. Dans un décanteur 80, les matières à densité élevée sont extraites et les déchets résiduels sont déversés dans un centrifugeur 90 moyennant une vis sans fin 85. Après séchage dans un séchoir thermique 95, les déchets résiduels sont traités dans un séparateur à air 100 et la fraction contenant essentiellement de la matière plastique sous forme de film est recueillie dans un premier conteneur 105 tandis que la matière plastique contenant des particules en provenance d'articles en matière plastique rigide est recueillie dans un deuxième conteneur 110. La matière plastique sous forme de film est soumise à une extrusion dans une extrudeuse 115 et ensuite granulée dans une installation de granulation 120, tandis que la matière plastique en provenance d'articles en matière plastique rigide est broyée en une poudre fine dans un broyeur 125. Les deux fractions sont ensuite recueillies séparément dans des "big bags" 130 ou bien dans des silos 135.

Claims (15)

1. Procédé de triage de matières plastiques issues de déchets ménagers ou industriels, caractérisé par la combinaison des étapes successives suivantes : - déchiquetage des déchets en particules grossières, - lavage des déchets résiduels avec humidification des éléments composites, - extraction du polychlorure de vinyle (PVC), de 1'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), du polyéthylènetéréphtalate (PET), du polyacrylate (PA), du polycarbonate (PC), du sable, des déchets métalliques résiduels et de tous les autres matériaux à haute densité, - séparation par friction des éléments composites, notamment du papier collé sur un support en matière plastique ou en métal, - extraction des fibres de papier, - lavage et séchage des matériaux plastiques obtenus.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matériaux plastiques obtenus sont séparés en deux fractions dont l'une se compose principalement de particules de films en matière plastique, tandis que l'autre fraction se compose principalement de particules en provenance d'articles en matière plastique rigide.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les matériaux plastiques obtenus sont extrudés pour obtenir des granulés ou des pastilles.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les matériaux plastiques obtenus sont broyés en une poudre fine.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la taille des particules déchiquetées est d'environ 35 mm.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on soumet les déchets à un déferraillement avant de les broyer.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on sépare les éléments métalliques non-magnétiques avant de broyer les déchets.
8. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement: au moins une trémie (5) de réception des déchets, un moyen de désensachage (10) automatique des sacs en matière plastique avec sol vibrant (15) , un broyeur (45) à calibrage, une première station de lavage (60), un moyen d'extraction (80) du polychlorure de vinyle (PVC), de 1'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), du polyêthylènetéréphtalate (PET) du polyacrylate (PA), du polycarbonate (PC), du sable, des déchets métalliques résiduels et de tous les autres matériaux à haute densité, un moyen (85) pour séparer les éléments composites par friction, un moyen (90) pour extraire les fibres de papier et un moyen (95) pour sécher les matières plastiques triées.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée par un moyen (100) pour séparer les matériaux plastiques en deux fractions dont l'une se compose principalement de particules de film en matière plastique, tandis que l'autre fraction se compose principalement de particules en provenance d'articles en matière plastique rigide.
10. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisée par un moyen d'extrusion des matières plastiques triées pour obtenir des granulés ou des pastilles.
11. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisée par un moyen pour broyer (125) les matières plastiques triées en une poudre fine.
12. Installation selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisée en ce que la séparation du PVC de 1'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), du polyéthylènetéréphtalate (PET) du polyacrylate (PA), du polycarbonate (PC), du sable, des déchets métalliques résiduels et de tous les autres matériaux à haute densité, s'effectue dans un bassin de décantation (80).
13. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que la séparation du papier est effectuée dans un centrifugeur (90) .
14. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisée en ce que la séparation des matières plastiques en deux fractions dont l'une se compose essentiellement de filins en matériaux plastique et dont l'autre se compose essentiellement de particules en provenance d'articles en plastique rigide est effectuée dans un séparateur à air (100).
15. Installation selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisée par un déferrailleur (20) et un moyen d'extraction des métaux non-ferreux (30).
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