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WO1997033840A1 - Procede de traitement par vitrification de dechets de fibres nocives, notamment de dechets amiantiferes issus du batiment, et installation de mise en oeuvre dudit procede - Google Patents

Procede de traitement par vitrification de dechets de fibres nocives, notamment de dechets amiantiferes issus du batiment, et installation de mise en oeuvre dudit procede Download PDF

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WO1997033840A1
WO1997033840A1 PCT/FR1997/000423 FR9700423W WO9733840A1 WO 1997033840 A1 WO1997033840 A1 WO 1997033840A1 FR 9700423 W FR9700423 W FR 9700423W WO 9733840 A1 WO9733840 A1 WO 9733840A1
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WO
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chamber
waste
preheating
tank
melting chamber
Prior art date
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PCT/FR1997/000423
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Inventor
Jacques Hebert
Pierre Guilhaume
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping

Definitions

  • the present invention relates to the treatment by vitrification of waste of harmful fibers, in particular asbestos-bearing waste from the building, including a non-zero proportion of water, metallic materials, and plastics or other combustible materials.
  • Waste of harmful fibers mainly comprises asbestos waste from the building, but also other waste such as ceramic fiber waste (in particular that from industrial furnaces) and industrial fibrous insulation.
  • Asbestos waste and in particular that which comes from the decontamination of buildings, poses a particular and increasingly acute problem of treatment to make it harmless.
  • asbestos has been widely used in industry and construction because of its low cost and its well-known properties of temperature resistance and insulation. It was only about 20 years ago that the dangers of asbestos fibers for the respiratory tract (asbestosis, different variants of lung cancer) were highlighted, which led to the ban on the varieties more harmful asbestos, as well as the flocking of buildings. It is recalled that the harmfulness of asbestos is essentially linked to its morphology in the form of extremely fine fibers, and not to its chemical composition which is itself quite banal.
  • asbestos waste from the decontamination of buildings this waste is extremely heterogeneous because asbestos has often been combined with other materials to achieve the insulation of buildings, and also due to a very high water content imposed by the conditions of removal of this waste.
  • Such asbestos-containing waste generally arrives from yards in bags of around fifty liters, plastic, and they contain a proportion of mineral matter (asbestos, plaster, cement, mineral wool), a proportion of water (asbestos is almost always watered during removal, to stabilize the dust, and in addition, certain methods of cleaning with water under pressure saturate the fibrous mass with water), a proportion of combustible materials (in particular plastics originating in large part from the confinement films, generally made of polyethylene, but also a proportion of other plastic materials such as carpet polyamide, materials to which wood or other combustible materials are added), and also metallic materials (mainly steel used for the suspen ⁇ false ceilings, and the support grids of the flocking of great thickness, with in addition possibly some quantities of copper or aluminum).
  • Document DE-U-93 02137 illustrates a technique for melting asbestos-containing waste which is very combustible and contains little or no water.
  • the waste penetrates as it is, without prior treatment, at the entrance to a rotary kiln with a burner where combustion is carried out. Then this waste passes through a collector, the base of which opens at the entrance of a screw conveyor leading the waste to a glass-type melting chamber.
  • the metal fragments arriving in the molten bath can decant upstream of the bath, be heated and poured by a nozzle with integrated induction heating system.
  • the hot gases from the rotary kiln are conveyed to the melting chamber (by the intermediate manifold and an associated tube opening at the top of the melting chamber).
  • the plasma torch process uses a prestigious but extremely expensive tool which allows very high temperatures (over 2000 ° C) to be reached.
  • very high temperatures over 2000 ° C
  • the general principle of such a process is based on the fact that all of the components of the waste are globally melted thanks to the extremely high temperatures concerned, whether they be plastics or metallic materials including steel fragments.
  • the investment of such an installation is very heavy and the maintenance costs are high due to the sophistication of the equipment.
  • the very high temperatures developed locally as well as the permanent thermal shocks adversely affect the good behavior of the refractories. It is therefore a comprehensive and theoretically satisfactory process for rendering asbestos-containing waste inert, including that originating from the building, but at the cost of considerable expenditure.
  • the technological background is also illustrated by the document FR-A-2,711,078 illustrating a versatile technique for treating waste by vitrification, intended to treat simultaneously toxic products and residues suitable for vitrification. Vitrification is then mainly used for its ability to trap toxic substances in a glassy matrix.
  • the toxic products and residues suitable for vitrification which are mentioned in this document have in common the fact that they are not very combustible, so that the heat pre-treatment which is mentioned aims principally at reducing the volume of the residues without 'there is truly a combustion of these.
  • the residues in the form of ashes are either pyrolyzed in a rotary furnace which brews them, or admitted directly by a screw supply in a melting chamber.
  • the object of the invention is precisely to design a treatment technique by vitrification of waste of harmful fibers, in particular asbestos waste from the building, not having the drawbacks and / or limitations of the aforementioned known techniques.
  • the object of the invention is therefore to design a processing technique which is both simple, reliable and of low operating cost.
  • This object is achieved in accordance with the invention by a method of treatment by vitrification of waste of harmful fibers, in particular asbestos waste. res, from building, including a non-zero proportion of water, metallic materials, and plastics or other combustible materials, characterized in that the waste to be treated, bagged in plastic bags, is first shredded roughly and mixed to produce a charge, the combustible part of which is distributed in a substantially homogeneous manner, after which this charge is subjected to preheating in a preheating chamber at a temperature substantially between 800 ° C and 1000 ° C in order to carry out the combustion plastic or other materials present in the charge, evaporation of water, and at least partial oxidation of metallic materials also present in said charge, before arriving in a melting chamber where a bath is produced the temperature of which is close to 1400 ° C., the hot fumes from the melting chamber passing against the current in the pre-heating by transmitting their thermal energy to the charge subjected to preheating, said melting chamber being
  • the aforementioned process takes full account of the composition and the heterogeneous nature of the waste of harmful fibers, especially if it is asbestos waste: the preliminary phases of grinding and mixing allow a charge to be produced, the combustible part of which is distributed very satisfactorily despite the very heterogeneous nature of the waste to be treated.
  • the preheating treatment of the waste requires very little energy, the heat necessary for the preheating of the mineral matter and for the evaporation of water is in fact provided by the combustion of plastics present in the load. It is therefore possible to reserve the noble energy for the actual melting treatment, thereby limiting the temperature ranges since the metallic fragments still present, especially in steel, are decanted upstream of the melting bath and can be extracted.
  • the air required for the combus ⁇ plastics during preheating of the burden e ⁇ t heated by the fumes of the preheater chamber are intermittently heated to a temperature sufficient to complete their fusion, then removed from the fusion bath by casting.
  • the decantation of scrap in a solid or pasty state makes it possible to limit the temperature of melting and pouring of mineral materials, and therefore to reduce in considerable proportions the corrosion of refractories.
  • the vitrified material remains at the level of the downstream part of the melt until a homogeneous vitrified material is obtained before being removed by continuous casting.
  • This residence time will for example be substantially between 30 and 60 minutes. This improves notably the homogeneity of the vitrifi t, and therefore its flowability.
  • the invention also relates to an installation for implementing the aforementioned treatment method, said installation being remarkable in that it comprises: a crusher supplied with bagged waste to be treated;
  • a preheating chamber supplied with milled and mixed feed said chamber being equipped with air-gas burners and means for injecting hot air;
  • a melting chamber the inlet of which communicates directly with the outlet of the preheating chamber through a common opening serving both for the charging of materials into the melting chamber under the action of mechanical pushing means, and at the countercurrent passage of the fumes from this melting chamber, said melting chamber comprising an upstream settling tank and a downstream homogenization tank above which the oxy-gas burners are arranged;
  • vitrified recovery tank outside the fu ⁇ ion chamber and communicating with the downstream tank of the latter, said recovery tank being equipped with a closable casting means; - means for recovering and treating smoke in communication with the upper part of the preheating chamber.
  • the preheating chamber is inclined ⁇ uc ⁇ ⁇ ucce ⁇ ives, each provided with mechanical means for pushing the products therein, at minus the upstream suns, which have orifices used for injecting hot air into said preheating chamber.
  • the hot air injection orifices are connected to an associated air circuit, for reheating the injected air, to the smoke recovery means.
  • the preheating chamber is supplied in the upper part by a charging screw distributing the load on the upper floor. It may prove advantageous to provide that the preheating chamber is laterally equipped with means for injecting cooling water. Such cooling may in particular prove necessary when the proportion of plastics is abnormally high.
  • the upstream tank of the melting chamber can be equipped with heating electrodes and an interruptible casting nozzle, which makes it possible to organize in a simple and controllable manner the melting and intermittent recovery of scrap. .
  • the downstream tank of the melting chamber is separated from the upstream tank of said chamber by a low wall, and it communicates by a corridor forming a siphon with the external vitrification recovery tank.
  • the downstream tank and / or the associated wall are equipped with means for injecting air bubbles.
  • the vitrified glass recovery tank is produced in the form of a closed chamber fitted laterally with at least one oxy-gas burner, and it comprises a closable pouring means constituted by a flow nozzle which is partly supported. and a mechanized punch ensuring regulation of the flow rate.
  • Figure 1 schematically illustrates a complete installation according to the invention for implementing the treatment process according to the invention, in order to vitrify waste harmful fibers, in particular asbestos-containing waste from the building, -
  • FIG. 2 is a section illustrating on a larger scale the preheating chamber of the incineration oven forming part of the above-mentioned installation;
  • FIG. 1 illustrates an installation 1 for treatment by vitrification of waste of harmful fibers, more particularly but not exclusively adapted to the treatment of asbestos-containing waste from the building, which includes a non-zero proportion of water, metallic materials, and plastics or other combustible materials.
  • the waste to be treated arrives at a feed station 2 equipped with a conveyor belt 3, in the form of bags 4, for example bags of 50 liters of polyethylene of the type well known for use on construction sites.
  • this waste comes in a very heterogeneous form, containing at the same time mineral materials, water, combustible materials, and metallic materials, the latter being essentially made of steel.
  • the waste to be treated, bagged in plastic bags 4 is first coarsely ground in a crusher 6, for example a hammer crusher, then these crushed waste is brought, as shown by line 7, to a mixer vertical 8 of large capacity.
  • This preliminary grinding and mixing phase is essential in the context of the treatment process of the invention, since it aims to distribute the combustible part of the waste in a substantially constant manner, thereby correcting the very heterogeneous nature of this waste. .
  • the plastic confinement films which are made of polyethylene or polyvinyl chloride, will constitute the main part of this combustible part, that is to say will represent a proportion of about 2 to 6% by weight. .
  • Coarse grinding will be sufficient, and in practice a particle size of 5 to 30 mm may be suitable.
  • the intimate mixing of the crushed waste thus makes it possible to obtain a charge the combustible part of which is distributed in a substantially homogeneous manner. As shown diagrammatically by line 9, this charge is brought to an incineration oven 10, and more precisely to a preheating chamber 11 there of this incineration oven.
  • the incineration furnace 10 the structure of which will be described in more detail with reference to FIGS.
  • the load in the chamber preheating 11, the load is subjected to preheating at a temperature substantially between 800 ° C and 1000 ° C in order to carry out the evaporation of water, the combustion of plastic or other materials present in the load, and the at least partial oxidation of metallic materials also present in said charge.
  • This oxidative combustion step which is very different from a preliminary pyrolysis that could be encountered in certain techniques for treating toxic waste, is essential in the context of the invention.
  • the preheating of the duly ground and mixed waste in fact makes it possible in this preheating chamber to both burn the plastic materials present in the charge, evaporation of water, and oxidation of metallic materials, as well as the rise in temperature of the mineral materials with complete dehydration of these, and also possibly an exothermic decomposition (it is known in particular that chrysotile is decomposes into silica and forsterite between 800 ° C and 900 ° C). Preheating to a temperature appreciably between 800 ° C and 1000 ° C, and more particularly between 800 ° C and 900 ° C, will in practice be sufficient.
  • FIG. 1 there is shown diagrammatically one of two air-gas burners 40 serving to ensure the desired thermal level inside the preheating chamber 11.
  • the charge thus pre-heated arrives in the melting chamber 12 where a fusion bath 15 is produced, the temperature of which is close to 1400 ° C.
  • the melting chamber 12 is further arranged to allow the metal fragments still present in the charge to settle in the solid or pasty state in an upstream part 16 of the fusion bath, while the vitrified material flows continuously towards a part downstream 17 of said melt to be recovered by casting at the end of treatment.
  • the noble energy, brought by oxy-gas burners 60 equipping the melting chamber 12, ensure the desired thermal level for obtaining a fusion bath whose temperature remains close to 1400 ° C., which is infé ⁇ at least 200 ° C at the temperature encountered in the abovementioned techniques for vitrification of asbestos waste using a plasma torch.
  • the inlet of the melting chamber 12 communicates directly with the outlet of the preheating chamber 11, at a common opening 13.
  • the melting chamber 12 has a completely closed sky, so that the hot fumes from this melting chamber can only pass through the common opening 13 to penetrate against the current in the preheating chamber 11, so that the energy of the hot fumes is then directly transferred to the load which is being preheated in the chamber.
  • the exhaust of the hot smoke is in fact only provided at the level of the preheating chamber 11, here by at least one outlet 27 provided in the upper part, and communi ⁇ as to a circuit 28 leading to means 29, 30 for recovery and which will now be described in more detail.
  • any incinerator there is a post-combustion chamber 31 which is necessary for ensure complete combustion of the gases before discharge to the atmosphere. Inside this chamber 31 furnished with refractories, several successive narrowing and widening can be provided, in order to promote the settling of residual dust. According to an interesting aspect of the process according to the invention, provision is made to use the thermal energy of these burnt gases in order to heat not only the air which must be directed to the preheating chamber for the combustion of combustible materials, but also the combustion air arriving at the air-gas burners equipping said preheating chamber.
  • the burnt gases pass through a pipe 32 leaving the post-combustion chamber 31, to enter a recuperator 33, from which they leave via a pipe 34. leading to a conventional type smoke treatment device 30
  • filters 35 used to trap all the dust, including the finest (absolute filtration), a water cooler 36 (often called cooling quench by spraying water), then a column 37 for neutralizing the acids by sprinkling with soda water, and finally a general draft fan 38 also serving to ensure the vacuum in the installation, and an exhaust chimney 39.
  • filters 35 used to trap all the dust, including the finest (absolute filtration), a water cooler 36 (often called cooling quench by spraying water), then a column 37 for neutralizing the acids by sprinkling with soda water, and finally a general draft fan 38 also serving to ensure the vacuum in the installation, and an exhaust chimney 39.
  • a hot air circuit 26 is associated with the preheating chamber 11 of the incineration oven 10, which circuit ends at the level of branches, here three in number, denoted 26.1, 26.2, 26.3, supplying the inclined floors of the preheating chamber 11
  • This hot air circuit 26 also has a branch branch 41 associated with the supply of combustion air to air-gas burners 40 of the preheating chamber 11 It is important to note that the supply circuit receiving fresh air at its inlet passes through the recuperator 33, the latter thus ensuring the heating of the air. This therefore uses all the advantages of recovering the energy of the flue gases from the preheating chamber by means of an exchanger which heats the combustion air injected into this chamber.
  • a recuperator 33 of tubular type We can for example use a recuperator 33 of tubular type, and the smoke thus cooled downstream of the recuperator 33 are then sent to the smoke treatment equipment 30 previously described.
  • a temperature sensor 64 and an oxygen measurement probe 65 have been shown schematically on the pipe 32 at the outlet of the post-combustion chamber 31.
  • the measurement of the temperature of the fumes before the recuperator 33 serves to control the power of the air-gas burner 40 of the pre-heating chamber 11 in the case where an energy supply is necessary, or conversely to control a rate of injection of cooling water in the case where such cooling of the preheating chamber turns out to be necessary (the means for injecting cooling water equipping the preheating chamber will be described later with reference to FIG. 2).
  • the oxygen measurement probe 65 is used to control the flow of hot air injected into the preheating chamber 11.
  • the melting chamber 12 there is an upstream part 16 of the melting bath at a decantation tank and a downstream part 17 of said fusion bath at the level of a homogenization tank, so that this will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a vitrified recovery tank 18 (often called “feeder "by the specialists) external to the melting chamber 12 is also provided, this recovery tank communicating with the downstream tank of the melting chamber 12, and it is equipped with a closable casting means with a lower orifice 19 allowing pour the vitrifiât liquid upstream of the recovery means 20 whose agen ⁇ cement is classic.
  • These means 20 comprise successive ⁇ an inclined metal channel 21, preferably by circulating water, a buffer tank 22 regulated in level and temperature, wherein there is present a liquid refroi ⁇ disse, an inclined conveyor belt 23 for reassemble the solidified products in the form of a silica granule, to pour into a receiving hopper 24 with a swiveling passage towards the residue skips (not shown here) thus receiving the inert product 25 at the end of treatment.
  • the steel fragments present in the mixture are not yet in the liquid state, so that they settle out at the bottom of the tank, while the vitrified material flows towards the downstream part of the chamber. of fusion. It is then sufficient to organize, on request, the fusion of these fragments in order to evacuate them by casting.
  • the downstream part 17 of the melt 15 corresponds to a homogenization of the vitrified material, and this part must preferably remain at this level until obtaining a homogeneous vitrified material before being removed by continuous casting.
  • the vitrified product may for example remain for a period of approximately 30 to 60 minutes in the downstream part 17 of the molten bath, which contributes to the homogenization of the vitrified material, and of course improves the flowability of said vitrified material.
  • FIG. 2 illustrates on a larger scale the preheating chamber 11 which is constituted by an enclosure entirely lined with refractory and insulating materials.
  • the charging screw 14 In the upper part of the preheating chamber 11, there is the charging screw 14, as well as two smoke outlets 42 of which only one is visible here.
  • the preheating chamber 11 is further equipped with means 26 for injecting hot air, in accordance with a circuit whose upstream has been previously described with reference to FIG.
  • the preheating chamber 11 is at successive inclined floors, here three in number, referenced 44 1, 44 2, 44 3
  • Mechanical means for pushing the products noted 46.1, 46 2, 46 3 are associated with each of these inclined floors 44 1, 44.2, 44.3, these mechanical means being actuated by control members controlled in the general context of the process, by conventional means not shown here.
  • the load 50 is present on each of the successive soles can then be pushed below, to a lower hearth, and, for the last hearth (referenced 44 3) towards the direct entry into the melting chamber 12, passing through the common opening 13.
  • This common opening 13 thus serves both to the charging of materials under the action of mechanical means 46.3 for pushing the hearth lower 44.3, and the discharge and counter-current passage of smoke from the melting chamber.
  • Screw ⁇ fourêt 14 is arranged to the right of the upper sole
  • the preheating chamber 11 is connected by the common opening 13 to the melting chamber 12, and the arrow illustrated here symbolizes the passage against the current of the hot fumes coming from the melting chamber, and which transmit their energy to the load. passing through the preheating chamber.
  • the fumes produced in the preheating chamber 11 are collected by the fumes outlets 42.
  • these hot fumes are at a temperature of 850 ° C to 950 ° C, and will heat the air to a temperature of 300 ° C to 500 ° C.
  • Such recovery makes it possible to significantly limit energy consumption and reduce the volume of smoke produced, so that the unit of the aforementioned smoke treatment may have a minimum dimension.
  • FIGS. 3 and 4 make it possible to better distinguish the structural arrangement of the melting chamber 12 also made of refractory and insulating materials.
  • This melting chamber 12 comprises an upstream tank 47 called a settling tank and a downstream tank 48 called a homogenization of the vitrified material, above which a plurality of oxy-gas burners 60 is arranged.
  • a settling tank and a downstream tank 48 called a homogenization of the vitrified material, above which a plurality of oxy-gas burners 60 is arranged.
  • a homogenization of the vitrified material above which a plurality of oxy-gas burners 60 is arranged.
  • provision will be made for two to four pairs of such oxy-gas burners.
  • the downstream tank 48 is separated from the upstream tank 47 by a wall 49 thus separating the bottom of the chamber into two separate portions , the upstream portion of which is used for the settling of metal fragments in the solid or pasty state, and the downstream portion for the homogenization of the vitrifiate and of the parts not yet melted contained in this vitrified material.
  • the wall 49 thus raises the lower level of the bath, delimiting a downstream well which communicates, through a corridor 56 forming a siphon, with the outer tank 18 for recovering the vitrified material.
  • the upstream tank 47 has at its bottom an interruptible pouring nozzle 54 closing a flow orifice 53 through which it is possible, intermittently, to let the decanted metal fragments flow after their heating to a temperature sufficient to complete their fusion.
  • the heating means serving to bring these fragments to fusion can for example consist of several electrodes 52, preferably made of graphite.
  • electrodes 52 preferably made of graphite.
  • a series of means 55 for injecting air bubbles such means being often called bubblers by the specialist. of glass technology.
  • bubblers by the specialist. of glass technology.
  • a wall 51 forms a barrier between the downstream tank 48 and the recovery chamber 18, the lower edge of this wall delimiting the corridor forming the abovementioned siphon 56.
  • This wall 51 makes it possible to block access to the casting to the parts not yet melted, and also participates in the homogenization of the vitrifiât whose flowability is thus significantly improved. Note also the presence of a drain nozzle 57 at the right of the corridor forming a siphon 56.
  • the vitrified material recovery chamber 18 is preferably arranged to form a funnel for receiving the vitrified material produced by the melting chamber, this funnel ending at a pouring bowl the bottom of which has a pouring orifice 19 closed by a drain nozzle 58 easily removable.
  • a punch 59 mechani ⁇ é serving to ensure the regulation of the flow rate. This punch extends beyond the upper face of the chamber delimiting the tank 18, so as to be able to couple it to associated control means (not shown).
  • two small oxygen-gas burners have been illustrated, serving to ensure the maintenance of the temperature of the vitrified material, or even to heat the vitrified material after a prolonged shutdown.
  • the tank containing the molten bath will consist of prefabricated refractory elements, resistant to corrosion, and a curved vault will be provided.
  • a number of measurement sensors are provided to control the operation and regulation.
  • the sensors or probes 64, 65 associated with the preheating chamber insofar as they serve to control the power of the air-gas burners 40 in the case where an energy supply is necessary. re, and possibly the water injection flow rate through the injectors 43 into the ca ⁇ where the chamber must be cooled.
  • the flow of hot air injected into the preheating chamber 11 through the associated orifices of the inclined hearths is controlled by flow by the oxygen measurement probe 65 placed at the outlet of the post-combustion chamber ion 31.
  • D ' other temperature measurement probes could naturally also be provided in the incineration oven and in the adjacent vitrified oil recovery tank.
  • Schematically illustrated here is a temperature sensor 61 arranged in the upper part of the preheating chamber 11, a temperature sensor 62 arranged in the upper part of the melting chamber 12, and a temperature sensor 63 arranged in the upper part of the tank. recovery 18 of the vitrified material.
  • the temperature measurement in the melting chamber makes it possible to control the power of the oxygen gas burners 60 associated with the melting of the vitrified material.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et une installation de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifères issus du bâtiment. Conformément à l'invention, les déchets à traiter sont d'abord broyés grossièrement et mélangés pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge (9) est soumise à un préchauffage (10) à une température sensiblement comprise entre 800 °C et 1000 °C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres, présentes dans la charge, l'évaporation de l'eau, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes. La charge préchauffée pénètre dans une chambre de fusion (12) où est réalisé un bain de fusion dont la température est voisine de 1400 °C. Les fragments métalliques encore présents dans la charge peuvent décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont (16) du bain de fusion, tandis que le vitrifiat s'écoule en continu vers une partie aval (17) dudit bain pour être récupéré par coulée en fin de traitement.

Description

Procédé de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifères issus du bâtiment, et installation de mise en oeuvre dudit procédé .
La présente invention concerne le traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifères issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles .
Les déchets de fibres nocives dont le traitement est envisagé dans le cadre de l'invention comprennent à titre principal les déchets amiantifères issus du bâtiment, mais aussi d'autres déchets tels que les déchets de fibres céramiques (notamment ceux qui proviennent de fours industriels) et les isolants fibreux industriels.
Les déchets amiantifères, et en particulier ceux qui proviennent de la décontamination des bâtiments, posent un problème particulier et de plus en plus aigu de traite- ment pour les rendre inoffenεifs. En effet, l'amiante a été très utilisé dans l'industrie et le bâtiment en raison de son coût modique et de ses propriétés bien connues de tenue à la température et d'isolation. C'est seulement il y a une vingtaine d'années que les dangers des fibres d'amiante pour les voies respiratoires (asbestose, différentes variantes de cancer du poumon) , ont été mis en évidence, ce qui a abouti à interdire les variétés les plus nocives de l'amiante, ainsi que le flocage des bâtiments. Il est rappelé que la nocivité de l'amiante est essentiellement liée à sa morphologie sous forme de fibres extrêmement fines, et non à sa composition chimique qui est quant à elle tout à fait banale.
Dans le cas de déchets amiantifères provenant de la décontamination des bâtiments, ces déchets sont extrême- ment hétérogènes du fait que l'amiante a souvent été associé à d'autres matériaux pour réaliser l'isolation des bâtiments, et aussi du fait d'une teneur en eau très élevée imposée par les conditions d'enlèvement de ces déchets. De tels déchets amiantifères arrivent généralement des chan- tiers dans des sacs de cinquante litres environ, en matière plastique, et ils contiennent une proportion de matières minérales (amiante, plâtre, ciment, laines minérales) , une proportion d'eau (l'amiante est en effet presque toujours arrosé lors de l'enlèvement, pour stabiliser les poussiè- res, et de plus certains procédés de nettoyage à l'eau sous pression saturent d'eau la masse fibreuse) , une proportion de matières combustibles (en particulier des matières plastiques provenant en grande partie des films de confine¬ ment, généralement en polyéthylène, mais aussi une propor- tion d'autres matières plastiques telles que polyamide de tapis, matières auxquelles s'ajoute du bois ou d'autres matières combustibles) , et aussi de matières métalliques (il s'agit principalement d'acier utilisé pour les suspen¬ tes de faux-plafonds, et les grillages de soutènement des flocages de grande épaisseur, avec en outre éventuellement quelques quantités de cuivre ou d'aluminium) . Cette grande hétérogénéité des déchets amiantifères complique en fait considérablement leur traitement.
On peut citer pour mémoire les procédés utilisés dans certains pays de stabilisation avant mise en décharge consistant à diluer les fibres dans une masse importante de liant hydraulique, le résidu obtenu étant envoyé en décharge après séchage. De tels procédés sont coûteux dans la mesure où ils exigent un tri préalable et des quantités importantes de liant, et de plus la tenue sur une longue durée n'est pas certaine, de sorte que la sécurité reste finalement douteuse.
Diverses tentatives se sont également orientées vers des procédés de décomposition thermique consistant à chauffer l'amiante à une certaine température (500°C à 900°C) , de manière à décomposer les ibres pour former d'autres constituants. On pourra en particulier se référer aux documents EP-A-0.484.866 et EP-A-0.344.563. Toutefois de tels procédés se sont heurtés à des difficultés impor- tantes sur le plan du transport et de la valorisation d'un produit en réalité très pulvérulent, dont l'innocuité est en outre fortement contestée par les spécialistes.
Finalement, il apparaît que la vitrification assure seule une destruction complète des fibres nocives tout en permettant une totale banalisation du résidu.
Le document DE-U-93 02137 illustre une technique de fusion de déchets amiantifères qui sont très combusti¬ bles et ne comportant pas ou peu d'eau. Selon cette technique, les déchets pénètrent tels quels, sans traite- ment préalable, à l'entrée d'un four tournant à brûleur où est réalisée une combustion. Puis ces déchets passent dans un collecteur dont la base débouche à l'entrée d'un convoyeur à vis menant les déchets à une chambre de fusion de type verrier. Les fragments métalliques arrivant dans le bain de fusion peuvent décanter en amont du bain, être chauffés et coulés par une busette à système intégré de chauffage à induction. Il convient toutefois de noter que les gaz chauds du four tournant sont convoyés vers la chambre de fusion (par le collecteur intermédiaire et une tubulure associée débouchant en partie haute de la chambre de fusion) . A ce titre, comme la charge passe dans le collecteur puis est acheminée par un convoyeur à vis, ce dernier doit s'accommoder des déchets métalliques sortant du four tournant et qui risquent de bloquer la vis. Enfin, il faut également noter que la combustion dans le four tournant est en l'espèce nécessairement une combustion incomplète en défaut d'air, avec une fin de combustion oxydante des gaz en chambre de fusion (autrement, on aurait soit une température excessive affectant le fonctionnement du four tournant, soit une température insuffisante refroidissant la chambre de fusion) de sorte que les portions métalliques ne subissent aucune oxydation (la chambre de préchauffage se trouve en effet en atmosphère réductrice) . Diverses autres techniques de vitrification ont été testées, et l'on distingue fréquemment les procédés par torche à plasma, les procédés par conduction, et les procédés par induction.
Le procédé par torche à plasma utilise un outil prestigieux mais extrêmement coûteux qui permet d'atteindre des températures très élevées (plus de 2000°C) . On pourra par exemple se référer au document EP-A-565.420. Le principe général d'un tel procédé repose sur le fait que tous les composants des déchets sont globalement fondus grâce aux températures extrêmement élevées concernées, qu'il s'agisse de matières plastiques ou de matières métalliques dont les fragments d'acier. Toutefois, l'inves¬ tissement d'une telle installation est très lourd et les coûts de maintenance sont élevés du fait de la sophis- tication de l'équipement. En outre, les très hautes températures développées localement ainsi que les chocs thermiques permanents, nuisent à la bonne tenue des réfractaireε . Il s'agit donc d'un procédé global et théoriquement satisfaisant pour rendre inertes les déchets amiantifères, y compris ceux issus du bâtiment, mais au prix de dépenses considérables.
Les procédés par conduction ou par induction (voir par exemple les documents FR-A-2.668.726 et US-A- 5.032.161) sont également coûteux. En outre, les procédés par conduction ne conviendraient pas pour traiter des déchets amiantifères issus du bâtiment, car la nécessité d'une atmosphère réductrice rendrait problématique l'utili¬ sation de tels procédés pour des déchets contenant des matières combustibles. Finalement, les procédés de vitrification connus, même s'ils mettent en oeuvre des technologies de pointe, ne présentent pas encore une fiabilité suffisante, et ils se prêtent mal au traitement de déchets très hétérogènes, ce qui est justement le cas des déchets amiantifères provenant des chantiers de décontamination des bâtiments, à moins naturellement de mettre en oeuvre des coûts de traitement extrêmement élevés .
Il existe bien entendu d'autres techniques de vitrification qui ont été expérimentées pour traiter des déchets de types divers autres que les déchets amiantifè¬ res, en général des déchets toxiques notamment des déchets hospitaliers, ainsi que des résidus de fumées d'incinéra¬ tion d'ordures ménagères (REFIOM) . Il convient à ce titre de noter que les cendres d'incinération sont des déchets très homogènes, contrairement aux déchets que l'invention vise à traiter, et que leur traitement ne s'accompagne d'aucune combustion.
On pourra par exemple se référer au document FR- A-2.704.047 pour le traitement de déchets hospitaliers utilisant une torche à plasma, et aux documents FR-A- 2.692.178 et FR-A-2.689.213 illustrant des techniques de vitrification de déchets à four tournant et électrobrûleur ou torche à plasma. On pourra aussi se référer aux docu¬ ments EP-A-0 626 349, EP-A-0 590 479, EP-A-0 575 874, EP-A- 0 627 270, EP-A-0 359 003, EP-A-0515 792 et DE-A-4 301 353. L'arrière-plan technologique est également illustré par le document FR-A-2.711.078 illustrant une technique polyvalente de traitement de déchets par vitrifi¬ cation, visant à traiter simultanément des produits toxiques et des résidus aptes à la vitrification. La vitrification est alors principalement utilisée pour son aptitude à piéger des substances toxiques dans une matrice vitreuse. Les produits toxiques et résidus aptes à la vitrification qui sont mentionnés dans ce document, ont en commun d'être des matières peu combustibles, de sorte que le pré-traitement thermique qui est mentionné vise princi¬ palement à diminuer le volume des résidus sans qu'il y ait véritablement une combustion de ceux-ci. Les résidus sous forme de cendres sont soit pyrolyses dans un four tournant qui les brasse, soit admis directement par une vis d'en- fournement dans une chambre de fusion. Une telle installa¬ tion serait toutefois impropre au traitement de déchets amiantifères issus du bâtiment : en effet, si l'on enfour¬ nait des sacs de résidus dans le four tournant, ceci générerait des bouffées de fumée considérables contenant des imbrûlés, obligeant à surdimensionner les installations de traitement des fumées, et de plus l'absence d'injection d'air ne permettrait pas de réaliser une combustion satisfaisante des matières plastiques présentes dans les charges. Si ces déchets étaient amenés par l'autre voie, à savoir la vis d'enfournement direct dans la chambre de fusion, alors les températures de bain indiquées montrent que les fragments métalliques tels que les fragments d'acier resteraient solides et non oxydés, et viendraient perturber le bain de fusion (en effet le soutirage en partie basse du fondoir se limite aux métaux liquides, c'est-à-dire aux portions en aluminium, plomb, zinc, cuivre) . De plus, les matières plastiques se décompose¬ raient à très haute température avec formation de polluants nocifs, tels que dioxynes et oxydes d'azote NOx.
Enfin, pour être tout-à-fait complet, on peut mentionner divers autres traitements de déchets dangereux, notamment radioactifs, illustrés dans les documents EP-A-0 417 520, EP-A-0 622 140, O-A-94 24060 et FR-A-2 593 092. L'invention a précisément pour but de concevoir une technique de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifères issus du bâtiment, ne présentant pas les inconvénients et/ou limitations des techniques connues précitées. Le but de l'invention est donc de concevoir une technique de traite¬ ment qui soit à la fois simple, fiable, et de faible coût d' exploitation.
Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un procédé de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifè- res, issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matières plastiques ou autres matières combustibles, caractérisé en ce que les déchets à traiter, ensachés dans des sacs en matière plastique, sont d'abord broyés grossièrement et mélangés pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge est soumise à un préchauffage dans une chambre de préchauffage à une température sensiblement comprise entre 800°C et 1000°C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres présentes dans la charge, 1 'évapora- tion de l'eau, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes dans ladite charge, avant d'arriver dans une chambre de fusion où est réalisé un bain de fusion dont la température est voisine de 1400°C, les fumées chaudes issues de la chambre de fusion passant à contre-courant dans la chambre de pré¬ chauffage en transmettant leur énergie thermique à la charge soumise au préchauffage, ladite chambre de fusion étant agencée pour permettre aux fragments métalliques encore présents dans la charge de décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont du bain de fusion, tandis que le vitrifiât s'écoule en continu vers une partie aval dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement.
Ainsi, le procédé précité prend parfaitement en compte la composition et le caractère hétérogène des déchets de fibres nocives, surtout s'il s'agit de déchets amiantifères : les phases préliminaires de broyage et de melangeage permettent de réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon très satisfaisante malgré le caractère très hétérogène des déchets à traiter. En outre, le traitement de préchauffage des déchets ne requiert que très peu d'énergie, la chaleur nécessaire au préchauffage des matières minérales et à l' évaporation de l'eau étant en effet apportée par la combustion des matières plastiques présentes dans la charge. On peut donc réserver l'énergie noble au traitement de fusion proprement dite, en limitant ainsi les gammes de températures puisque les fragments métalliques encore présents, notamment en acier, sont décantés en amont du bain de fusion et peuvent être extraits. Enfin, on obtient une très bonne récupéra¬ tion de l'énergie mise en oeuvre, qui permet de diminuer considérablement le coût de l'étape préliminaire de préchauffage des déchets broyés et mélangés. Cette récupé¬ ration d'énergie permet d'ailleurs non seulement de limiter la consommation d'énergie, mais aussi de réduire le volume de fumées produites, et donc de travailler avec une unité de traitement de fumées qui peut être de faibles dimen- εionε.
De préférence, l'air nécessaire pour la combus¬ tion des matières plastiques lors du préchauffage de la charge eεt réchauffé par les fumées de la chambre de préchauffage . Avantageusement encore, les fragments métalliques décantés sont par intermittence chauffés à une température suffisante pour achever leur fusion, puis évacués du bain de fusion par coulée. La décantation des ferrailles à l'état solide ou pâteux permet de limiter la température de fusion et de coulée des matières minérales, et donc de réduire dans des proportions considérables la corrosion des réfractaires . Ainsi, dès que la couche de fragments métalliques décantés atteint un niveau prédéterminé, il suffit de chauffer ceε fragments pour achever leur fusion, et d'organiser leur coulée pour vidanger la cuve.
Avantageusement aussi, le vitrifiât séjourne au niveau de la partie aval du bain de fusion jusqu'à obten¬ tion d'un vitrifiât homogène avant d'être évacué par coulée continue. Ce temps de séjour sera par exemple sensiblement compris entre 30 et 60 minutes. Ceci permet d'améliorer notablement l'homogénéité du vitrifi t, et donc sa coulabi- lité.
L'invention concerne également une installation de mise en oeuvre du procédé de traitement précité, ladite installation étant remarquable en ce qu'elle comporte : un broyeur alimenté en déchets ensachés à traiter ;
- un mélangeur agencé en aval du broyeur;
- une chambre de préchauffage alimentée en charge broyée et mélangée, ladite chambre étant équipée de brûleurs air-gaz et de moyens pour injecter de l'air chaud;
- une chambre de fusion dont l'entrée communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage par une ouverture commune servant à la fois à l'enfourne- ment des matières dans la chambre de fusion sous l'action de moyens mécaniques de poussage et au pasεage à contre- courant deε fumées de cette chambre de fusion, ladite chambre de fusion comportant une cuve amont de décantation et une cuve aval d'homogénéisation au-dessus deεquelles sont agencés des brûleurs oxy-gaz ;
- une cuve de récupération de vitrifiât exté¬ rieure à la chambre de fuεion et communiquant avec la cuve aval de cette dernière, ladite cuve de récupération étant équipée d'un moyen de coulée obturable ; - des moyens de récupération et de traitement des fumées en communication avec la partie haute de la chambre de préchauffage.
La présence d'une telle ouverture commune est particulièrement avantageuse dans la mesure où elle permet l'utilisation du passage deε fuméeε de la chambre de fusion à contre-courant pour participer aux échanges thermiques développés dans la chambre de préchauffage.
De préférence, la chambre de préchauffage eεt à εoleε inclinéeε εucceεεives, munies chacune de moyens mécaniques de poussage des produits qui s'y trouvent, au moins les soleε leε pluε en amont présentant des orifices servant à l'injection d'air qui est chaud dans ladite chambre de préchauffâge. En particulier, les orifices d'injection d'air chaud sont reliés à un circuit d'air associé, pour le réchauffage de l'air injecté, aux moyens de récupération des fumées.
De préférence alors, la chambre de préchauffage est alimentée en partie haute par une vis d'enfournement répartissant la charge sur la sole supérieure. II pourra s'avérer intéressant de prévoir que la chambre de préchauffage soit équipée latéralement de moyens pour injecter de l'eau de refroidissement. Un tel refroi¬ dissement pourra notamment s'avérer nécessaire lorsque la proportion de matières plastiques est anormalement élevée. Selon une autre caractéristique particulière, la cuve amont de la chambre de fusion pourra être équipée d'électrodeε de chauffage et d'une buεette de coulée interruptible, ce qui permet d'organiser de façon simple et pilotable la fusion et la récupération intermittente des ferrailles.
De préférence encore, la cuve aval de la chambre de fusion est séparée de la cuve amont de ladite chambre par un muret, et elle communique par un couloir formant siphon avec la cuve extérieure de récupération de vitri- fiat. En particulier, la cuve aval et/ou le muret aεsocié sont équipés de moyens d'injection de bulles d'air.
De préférence enfin, la cuve de récupération de vitrifiât est réalisée sous la forme d'une chambre fermée équipée latéralement d'au moins un brûleur oxy-gaz, et elle comporte un moyen de coulée obturable constitué par une busette d'écoulement en partie baεse et un poinçon mécanisé asεurant la régulation du débit de coulée.
D'autreε caractériεtiqueε et avantages de l'in¬ vention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concer- nant un mode de réalisation particulier, en référence aux figures des dessinε annexés où : la figure 1 illustre schématiquement une installation complète conforme à l'invention permettant de mettre en oeuvre le procédé de traitement selon l'inven¬ tion, afin de vitrifier des déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifères issus du bâtiment ,-
- la figure 2 est une coupe illustrant à pluε grande échelle la chambre de préchauffage du four d'inciné- ration faisant partie de l'installation précitée ;
- la figure 3 est une coupe à plus grande échelle de la chambre de fusion du même four d'incinération, et la figure 4 en est la coupe associée selon IV-IV (sanε le bain de fuεion) . La figure 1 illustre une installation 1 de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, plus particulièrement mais non exclusivement adaptée au traitement de déchets amiantifères isεuε du bâtiment, qui incluent une proportion non nulle d'eau, de matières métalliqueε, et de matières plastiques ou autres matières combustibles. Les déchets à traiter arrivent au niveau d'un poste 2 d'alimentation équipé d'un tapis de convoyage 3, sous forme de sacε 4, par exemple deε sacs de 50 litres en polyéthylène du type de ceux bien connus pour être utilisés sur les chantiers. Ainsi que cela a été indiqué plus haut, ces déchets se présentent sous une forme très hétérogène, en contenant à la fois des matières minérales, de l'eau, des matières combustibles, et des matières métalliques, ces dernières étant essentiellement constituées d'acier. Conformément à une première étape du procédé, et comme schématiεé par la flèche 5, les déchets à traiter, enεachéε dans des sacs en matière plastique 4, sont d'abord broyés grossièrement dans un broyeur 6, par exemple un broyeur à marteaux, puis ces déchetε broyéε sont amenés, comme cela est schématisé par la ligne 7, à un mélangeur vertical 8 de grande contenance. Cette phase préliminaire de broyage et de melangeage est essentielle dans le cadre du procédé de traitement de l'invention, car elle vise à répartir de manière sensiblement constante la part combus- tible du déchet, en corrigeant ainsi le caractère très hétérogène de celui-ci. Dans la pratique, les films plastiques de confinement, qui sont en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle, constitueront l'essentiel de cette part combustible, c'est-à-dire représenteront une propor- tion d'environ 2 à 6 % en poids. Un broyage grosεier sera suffisant, et dans la pratique une granulométrie de 5 à 30 mm pourra convenir. Le mélange intime des déchets broyés permet ainsi d'obtenir une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène. Comme schématisé par la ligne 9, cette charge est amenée à un four d'incinération 10, et plus précisément dans une chambre à préchauffage il de ce four d' incinéra¬ tion. Le four d'incinération 10, dont la structure sera décrite plus en détail en référence aux figures 2 à 4, comporte basiquement une chambre de préchauffage amont 11 et une chambre de fusion aval 12 communiquant directement avec la chambre de préchauffage 11. Dans la chambre de préchauffage 11, la charge est soumise à un préchauffage à une température sensiblement comprise entre 800°C et 1000°C afin de réaliser l' évaporation de l'eau, la combustion deε matières plastiques ou autres présentes dans la charge, et l'oxydation au moins partielle des matières métalliques également présentes dans ladite charge. Cette étape de combustion oxydante, qui est très différente d'une pyrolyse préliminaire que l'on pouvait rencontrer dans certaines techniques de traitement de déchets toxiques, est essen¬ tielle dans le cadre de l'invention. Le préchauffage des déchets dûment broyés et mélangés permet en effet de réaliser dans cette chambre de préchauffage à la fois la combustion des matières plastiques présentes dans la charge, 1 ' évaporation de l'eau, et l'oxydation des matières métalliques, ainsi que la montée en température des matières minérales avec une déshydratation complète de celles-ci, et aussi éventuellement une décomposition exothermique (on sait notamment que le chrysotile se décompose en silice et en forstérite entre 800°C et 900°C) . Un préchauffage à une température εenεiblement comprise entre 800°C et 1000°C, et plus particulièrement entre 800°C et 900°C, sera dans la pratique suffisant. La combustion des matières plastiques apporte la chaleur nécessaire au préchauffage des matières minérales et à 1 ' évaporation de l'eau, de sorte que le préchauffage des déchets requiert une consommation d'énergie minimale, ce qui constitue un avantage très important . Contrairement aux techniques connueε précitéeε de vitrification des déchets amiantifères, utilisant une torche à plasma pour une fusion des déchets à deε tempéra- tureε dépaεεant 1600°C, on met en oeuvre dans le cadre du procédé de l'invention un traitement continu, la charge arrivant progressivement dans le four d'incinération 10 à partir du mélangeur 8. Pour une bonne régularité de l'alimentation, on utilisera de préférence une vis d'en¬ fournement 14 montée en partie haute de la chambre de préchauffage 11 de ce four d'incinération. La commande de la vis d'enfournement 14 assure une amenée régulière de la charge dans la chambre de préchauffage 11. On eεt donc loin des techniques antérieures selon lesquelles les sacs de déchets étaient directement enfournés dans le bain de fusion, selon une alimentation bien entendu discontinue. La chaleur résultant de la combustion des matières plastiques est donc ici utilisée de façon optimale lors de cette étape de préchauffage. Sur la figure 1, on a représenté schémati- quement l'un de deux brûleurs air-gaz 40 servant à assurer le niveau thermique désiré à l'intérieur de la chambre de préchauffage 11. Lors de l'étape suivante, la charge ainsi pré¬ chauffée arrive dans la chambre de fusion 12 où est réalisé un bain de fusion 15 dont la température est voisine de 1400°C. La chambre de fusion 12 est en outre agencée pour permettre aux fragments métalliques encore présents dans la charge de décanter à l'état solide ou pâteux dans une partie amont 16 du bain de fusion, tandis que le vitrifiât s'écoule en continu vers une partie aval 17 dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement. L'énergie noble, apportée par des brûleurs oxy-gaz 60 équipant la chambre de fusion 12, assurent le niveau thermique désiré pour l'obtention d'un bain de fusion dont la température reste voisine de 1400°C, ce qui est infé¬ rieur d'au moins 200°C à la température rencontrée dans les techniques précitéeε de vitrification des déchets amianti¬ fères utilisant une torche à plasma.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention, l'entrée de la chambre de fusion 12 communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage 11, au niveau d'une ouverture commune 13. Ainsi qu'on le verra par la suite, la chambre de fusion 12 présente un ciel complètement fermé, si bien que les fumées chaudes isεues de cette chambre de fusion ne peuvent que passer par l'ouverture commune 13 pour pénétrer à contre-courant dans la chambre de préchauffage 11, de sorte que l'énergie des fumées chaudes eεt alors trans iεe directement à la charge qui est en cours de préchauffage dans la chambre il. L'échappement des fumées chaudes est en effet εeulement prévu au niveau de la chambre de préchauffage 11, ici par au moins une sortie 27 ménagée en partie haute, et communi¬ quant avec un circuit 28 menant à des moyen 29, 30 de récupération et de traitement qui vont maintenant être décrits plus en détail.
Comme dans tout incinérateur, on trouve une chambre de post-combustion 31 qui est nécessaire pour s'assurer de la combustion complète des gaz avant rejet à l'atmosphère. A l'intérieur de cette chambre 31 garnie de réfractaires, plusieurs rétrécissements et élargiεεements successifs peuvent être ménagés, afin de favoriser la décantation des pouεεières résiduelles. Selon un aspect intéressant du procédé selon l'invention, il est prévu d'utiliser l'énergie thermique de ces gaz brûlés afin de réchauffer non seulement l'air qui doit être dirigé vers la chambre de préchauffage pour la combustion des matières combustibles, mais aussi l'air comburant arrivant aux brûleurs air-gaz équipant ladite chambre de préchauffage Ainsi, les gaz brûlés pasεent par une canalisation 32 sortant de la chambre de post-combustion 31, pour pénétrer dans un récupérateur 33, duquel ils sortent par une canalisation 34 menant à un diεpositif 30 de traitement de fumées de type conventionnel
On trouve successivement un ensemble de filtres 35 servant à piéger toutes les poussières, y compris les plus fines (filtration absolue) , un refroidisεeur à l'eau 36 (souvent dénommé quench de refroidissement par pulvéri¬ sation d'eau) , puis une colonne 37 de neutralisation des acides par arrosage à l'eau sodée, et enfin un ventilateur général de tirage 38 εervant également à assurer la dépression dans l'installation, et une cheminée d'échappe- ment 39. Ceε moyenε de traitement de fumées sont bien connus et ne nécessitent pas d'être décrits plus en détail
Un circuit d'air chaud 26 eεt associé à la chambre de préchauffage 11 du four d'incinération 10, lequel circuit se termine au niveau de branches, ici au nombre de trois, notées 26.1, 26.2, 26.3, alimentant les soles inclinées de la chambre de préchauffage 11 Ce circuit d'air chaud 26 présente également une branche de dérivation 41 associée à l'alimentation en air comburant des brûleurs air-gaz 40 de la chambre de préchauffage 11 II est important de noter que le circuit d'alimentation recevant de l'air fraiε à son entrée traverse le récupéra¬ teur 33, ce dernier assurant ainsi le réchauffage de l'air. On utilise de ce fait tous les avantages d'une récupération de l'énergie des fumées de la chambre de préchauffage au moyen d'un échangeur qui réchauffe l'air de combustion injecté dans cette chambre. On pourra par exemple utiliser un récupérateur 33 de type tubulaire, et les fuméeε ainsi refroidies en aval du récupérateur 33 sont alors envoyées vers l'équipement de traitement de fumées 30 précédemment décrit. On a en outre représenté εchématiquement un capteur de température 64 et une εonde de mesure d'oxygène 65 piqués sur la canalisation 32 en sortie de la chambre de post-combuεtion 31. En effet, la mesure de température des fumées avant le récupérateur 33 sert à commander la puisεance deε brûleurε air-gaz 40 de la chambre de pré¬ chauffage 11 danε le cas où un apport d'énergie est nécessaire, ou à l'inverse à commander un débit d'injection d'eau de refroidissement dans le cas où un tel refroidisεe- ment de la chambre de préchauffage s'avère néceεsaire (les moyens d'injection d'eau de refroidisεement équipant la chambre de préchauffage seront décrits plus loin en référence à la figure 2) . La sonde de mesure d'oxygène 65 sert quant à elle à commander le débit d'air chaud injecté dans la chambre de préchauffage 11. Danε la chambre de fusion 12, on trouve une partie amont 16 du bain de fusion au niveau d'une cuve de décantation et une partie aval 17 dudit bain de fusion au niveau d'une cuve d'homogénéisation, ainεi que cela sera décrit plus en détail en référence aux figures 3 et 4. Une cuve de récupération de vitrifiât 18 (souvent dénommée "feeder" par leε εpécialistes) extérieure à la chambre de fusion 12 est en outre prévue, cette cuve de récupération communiquant avec la cuve aval de la chambre de fusion 12, et elle est équipée d'un moyen de coulée obturable avec un orifice inférieur 19 permettant de déverser le vitrifiât liquide en amont de moyens de récupération 20 dont l'agen¬ cement est classique. Ces moyens 20 comportent successive¬ ment un chenal métallique incliné 21, de préférence à circulation d'eau, un bac tampon 22 régulé en niveau et en température, dans lequel est présent un liquide de refroi¬ dissement, un tapis de convoyage incliné 23 pour remonter les produitε εolidifiés souε forme de granuléε de εilice, pour se déverser dans une trémie de réception 24 avec couloir orientable vers les bennes à résidus (non repré- sente ici) recevant ainsi le produit inerte 25 de fin de traitement .
On a schématisé par la flèche 66 la coulée directe de fragments métalliques décantés danε la partie amont 16 de la chambre de fuεion, ces fragments principale- ment constitués d'acier étant, par intermittence, chauffés à une température suffisante pour achever leur fusion, afin de pouvoir être évacués du bain de fusion 15 par coulée. Il s'agira en fait des fragments métalliques les plus masεifε, les fragmentε les plus fins étant quant à eux totalement oxydés lors du préchauffage. Ce principe de décantation des ferrailles à l'état solide ou pâteux est trèε intéressant, dans la mesure où il permet de limiter la température de fusion et de coulée des matières minérales, et donc de réduire dans des proportions considérableε la corrosion des réfractaires . C'est ainsi que l'on peut se contenter d'avoir un bain de fusion qui est à une température proche de 1400°C à 1450°C. A cette température, les fragments d'acier présents dans le mélange ne sont pas encore à l'état liquide, de sorte qu'ils décantent dans le fond de la cuve, pendant que le vitrifiât s'écoule vers la partie aval de la chambre de fusion. Il suffit alors d'organiser, à la demande, la fusion de ces fragments afin de les évacuer par coulée. La partie aval 17 du bain de fusion 15 correspond à une homogénéisation du vitrifiât, et cette partie doit de préférence séjourner à ce niveau jusqu'à obtention d'un vitrifiât homogène avant d'être évacué par coulée continue. Le vitrifiât pourra par exemple séjourner un temps d'environ 30 à 60 minutes dans la partie aval 17 du bain de fusion, ce qui participe à l'homogénéiεation du vitrifiât, et bien entendu améliore la coulab lité dudit vitrifiât
On va maintenant décrire plus en détail la chambre de préchauffage 11 et la chambre de fusion 12 du four d'incinération précité en se référant aux figures 2 à 4.
La figure 2 illustre à plus grande échelle la chambre de préchauffage 11 qui est constituée selon une enceinte entièrement garnie de matériaux réfractaires et îεolants. En partie haute de la chambre de préchauffage 11, on retrouve la vis d'enfournement 14, ainsi que deux sorties de fumées 42 dont une seule est visible ici On distingue également l'un 40 des deux brûleurs air-gaz alimentéε à partir de la conduite 41 en air comburant La chambre de préchauffage 11 est en outre équipée de moyens 26 pour injecter de l'air chaud, conformément à un circuit dont l'amont a été précédemment décrit en référence à la figure 1 La chambre de préchauffage 11 est à soles incli¬ nées successives, ici au nombre de trois, référencéeε 44 1, 44 2, 44 3 Des moyens mécaniques de poussage des produits, notés 46.1, 46 2, 46 3 sont associés à chacune de ces soles inclinées 44 1, 44.2, 44.3, ces moyens mécaniques étant actionnés par des organes de commande pilotés dans le cadre général du process, par des moyens claεεiqueε non représen- téε ici La charge 50 préεente εur chacune deε soles succeεεiveε peut alorε être pousεée plus bas, verε une sole inférieure, et, pour la dernière sole (référencée 44 3) vers l'entrée directe dans la chambre de fusion 12, en passant par l'ouverture commune 13. Cette ouverture commune 13 sert ainsi à la fois à l'enfournement des matières sous l'action deε moyens mécaniques de poussage 46.3 de la sole inférieure 44.3, et à l'évacuation et au passage à contre- courant des fumées de la chambre de fusion. La vis d'en¬ fournement 14 est agencée au droit de la sole supérieure
44.1, afin de répartir la charge sur cette sole supérieure. Des orifices servant à l'injection d'air chaud sont ménagés dans certaines au moins des soles inclinées de la chambre de préchauffage. Sur la vue schématique de la figure 1, il était prévu d'alimenter en air chaud chacune des trois soles inclinées à partir des branches de circuits 26.1, 26.2, 26.3. On a illustré sur la figure 2 une variante selon laquelle seule la sole supérieure 44.1 et la sole médiane 44.2 sont équipées d'orificeε d'injection 45.1,
45.2, la εole inférieure 44.3 ne présentant quant à elle aucun orifice d'injection d'air chaud. On a en outre représenté en 43 des moyens pour injecter de l'eau de refroidissement équipant latéralement la chambre de préchauffage 11. Les injections d'eau pulvérisée peuvent s'avérer nécessaires lorsque la proportion de matières plastiques est anormalement élevée. On parvient ainεi à piloter le déroulement du process en surveillant le niveau thermique régnant dans la chambre de préchauffage, ce niveau pouvant fluctuer en fonction des proportions de matières plastiques combustibles présentes dans la charge.
La chambre de préchauffage 11 se raccorde par l'ouverture commune 13 à la chambre de fusion 12, et la flèche illustrée ici symbolise le passage à contre-courant des fumées chaudes issues de la chambre de fusion, et qui transmettent leur énergie à la charge en passant danε la chambre de préchauffage. Les fumées produites dans la chambre de préchauffage 11 sont recueillies par les sorties de fumées 42. Typiquement, ces fumées chaudes εont à une température de 850°C à 950°C, et réchaufferont l'air à une température de 300°C à 500°C. Une telle récupération permet de limiter notablement la consommation d'énergie et de réduire le volume de fumées produites, de sorte que l'unité de traitement de fumées précitée peut présenter un dimen- sionnement minimal.
Les figures 3 et 4 permettent de mieux distinguer l'agencement structurel de la chambre de fusion 12 égale- ment réalisé en matériaux réfractaires et isolants. Cette chambre de fusion 12 comporte une cuve amont 47 dite cuve de décantation et une cuve aval 48 dite d'homogénéisation du vitrifiât, au-dessus desquelleε est agencée une plura¬ lité de brûleurs oxy-gaz 60. Dans la pratique, on prévoira de deux à quatre paires de telε brûleurs oxy-gaz. Ainsi que cela est mieux visible sur la figure 4, on pourra utiliser une dispoεition en quinconce des paires de brûleurs 60. La cuve aval 48 eεt séparée de la cuve amont 47 par un muret 49 séparant ainsi le fond de la chambre en deux portions disjointes, dont la portion amont sert à la décantation deε fragments métalliques à l'état solide ou pâteux, et la portion aval à l'homogénéisation du vitrifiât et des parties non encore fondues contenues dans ce vitrifiât. Le muret 49 réhausse ainsi le niveau inférieur du bain, en délimitant un puits aval qui communique, par un couloir 56 formant εiphon, avec la cuve extérieure 18 de récupération du vitrifiât. La cuve amont 47 préεente en son fond une busette de coulée interruptible 54 obturant un orifice d'écoulement 53 par lequel on peut, par intermittence, laisεer ε' écouler les fragments métalliques décantés après leur chauffage à une température suffisante pour achever leur fusion. Les moyens de chauffage servant à porter à fusion ces fragments peuvent par exemple être constitués par plusieurs électrodes 52, de préférence réalisées en graphite. On a en outre prévu, ici à la fois au niveau du muret 49 et au niveau du fond de la cuve aval 48, une série de moyens 55 d'injection de bulles d'air, de tels moyens étant souvent dénommés bouillonneurs par leε εpécialisteε de la technologie verrière. Ces injections de bulles d'air favorisent la circulation de courants convectifs et participent ainεi a l'homogénéisation du vitrifiât. Une paroi 51 forme un barrage entre la cuve aval 48 et la chambre de récupération 18, le bord inférieur de cette paroi délimitant le couloir formant siphon précité 56. Cette paroi 51 permet de barrer l'accès de la coulée aux parties non encore fondues, et participe également à l'homogénéisation du vitrifiât dont la coulabilité est ainsi sensiblement améliorée. On notera également la présence d'une busette de vidange 57 au droit du couloir formant siphon 56.
La chambre 18 de récupération du vitrifiât est de préférence agencée pour former un entonnoir de réception du vitrifiât produit par la chambre de fusion, cet entonnoir se terminant au niveau d'une cuvette de coulée dont le fond présente un orifice de coulée 19 obturé par une busette d'écoulement 58 facilement démontable. Il est en outre de préférence prévu un poinçon 59 mécaniεé, servant à assurer la régulation du débit de coulée. Ce poinçon dépasse la face supérieure de la chambre délimitant la cuve 18, de façon à pouvoir le coupler à des moyens de commande associés (non représentés) . On a enfin illustré en 70 deux petits brûleurs oxygène-gaz, servant à aεεurer le maintien en température du vitrifiât, ou encore à réchauffer le vitrifiât aprèε un arrêt prolongé. De préférence, la cuve contenant le bain de fusion sera constituée d'éléments réfractaires préfabri¬ qués, résistant à la corrosion, et on prévoira une voûte cintrée. On pourra également entourer l'ensemble d'une épaisse couche de matériau isolant. Pour le pilotage du onctionnement et de la régulation, un certain nombre de capteurs de mesure sont prévus. On a déjà mentionné plus haut les capteurs ou sondes 64, 65 associés à la chambre de préchauffage dans la mesure où ils servent à commander la puisεance deε brûleurs air-gaz 40 danε le caε où un apport d'énergie eεt néceεεai- re, et éventuellement le débit d'injection d'eau par les injecteurs 43 dans le caε où il faut refroidir la chambre. Le débit d'air chaud injecté danε la chambre de préchauf¬ fage 11 par les orifices associés des soles inclinées est commandé en débit par la sonde 65 de mesure d'oxygène placée en sortie de la chambre de post-combus ion 31. D'autres sondes de mesure de température pourront naturel¬ lement être également prévueε dans le four d'incinération et danε la cuve de récupération de vitrifiât attenante. On a illustré schematiquement ici un capteur de température 61 agencé en partie haute de la chambre de préchauffage 11, un capteur de température 62 agencé en partie haute de la chambre de fusion 12, et un capteur de température 63 agencé en partie haute de la cuve de récupération 18 du vitrifiât. La mesure de température danε la chambre de fusion permet de commander la puissance des brûleurs oxy- gaz 60 aεεociéε à la fusion du vitrifiât. Par ailleurε, pour ce qui eεt de la preεsion de fonctionnement, l'ensem¬ ble de l'installation est maintenu en légère dépression, ainsi que cela est habituel dans les fours d'incinération, et particulièrement s'agiεεant de déchets émettant deε poussières nocives. Cette dépression est maintenue par le ventilateur de tirage général 38, et il sera avantageux de pouvoir réguler en vitesse ce ventilateur, afin d'ajuster la pression dans l'enceinte du four.
On est ainεi parvenu à réaliser un procédé de traitement, avec une installation de mise en oeuvre dudit procédé, permettant de réaliser un traitement de déchets de fibres nocives, et en particulier de déchets amiantifèreε, notamment iεεus du bâtiment, qui est à la fois simple, fiable, et économique. En outre, cette technique permet de réaliser une coulée propre et maîtrisée en température et en débit pour le vitrifiât obtenu, ce qui permet de diminuer l'usure des réfractaires, dont la corrosion eεt déjà considérablement abaisεée par rapport aux techniques connues précitéeε utiliεant une torche à plaεma et un régime de températureε εupérieureε à 1600°C. La technique selon l'invention est d'une fiabilité très satiεfaiεante, car elle prend parfaitement en compte la composition et le caractère hétérogène des déchets amiantifèreε réels provenant des chantiers de décontamination deε bâtiments. Cette technique prend aussi particulièrement bien en compte l'aspect thermique du traitement de ces déchets amiantifè¬ res isεuε du bâtiment, ce qui permet d'atteindre une fiabilité réellement induεtrielle et un coût d'exploitation réduit .
L'invention n'eεt paε limitée au mode de réaliεa- tion qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyenε équivalents, les caractéristiqueε essentielles énoncées plus haut.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement par vitrification de déchets de fibres nocives, notamment de déchets amiantifè¬ res issus du bâtiment, incluant une proportion non nulle d'eau, de matières métalliques, et de matièreε plastiques ou autres matières combustibleε, caractériεé en ce que leε déchets à traiter, ensachés dans des sacs en matière plastique, sont d'abord broyés groεεièrement et mélangéε pour réaliser une charge dont la part combustible est répartie de façon sensiblement homogène, après quoi cette charge est soumise à un préchauffage dans une chambre de préchauffage (11) à une température sensiblement comprise entre 800°C et 1000°C afin de réaliser la combustion des matières plastiques ou autres présentes dans la charge, l' évaporation de l'eau, et l'oxydation au moins partielle deε matières métalliques également présentes dans ladite charge, avant d'arriver dans une chambre de fusion (12) où eεt réaliεé un bain de fusion (15) dont la température eεt voisine de 1400°C, leε fumées chaudes isεues de la chambre de fusion (12) passant à contre-courant dans la chambre de préchauffage (11) en tranεmettant leur énergie thermique à la charge εoumise au préchauffage, ladite chambre de fusion étant agencée pour permettre aux fragments métalliques encore présentε dans la charge de décanter à l'état solide ou pâteux danε une partie amont (16) du bain de fusion, tandis que le vitrifiât s'écoule en continu vers une partie aval (17) dudit bain de fusion pour être récupéré par coulée en fin de traitement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air nécessaire pour la combustion deε matières plastiques lors du préchauffage de la charge eεt réchauffé par les fuméeε de la chambre de préchauffage (11) .
3. Procédé selon la revendication 1, caractériεé en ce que les fragments métalliques (150) décantés sont par intermittence chaufféε à une température εuffisante pour achever leur fusion, puis évacuéε du bain de fusion (15) par coulée.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vitrifiât séjourne au niveau de la partie aval (17) du bain de fusion jusqu'à obtention d'un vitrifiât homogène avant d'être évacué par coulée continue.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le temps de εéjour du vitrifiât danε la partie aval (17) du bain de fusion est sensiblement compris entre 30 et 60 minutes.
6. Installation de mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'une au moins des revendications 1 à 5, caractériεée en ce qu'elle comporte :
- un broyeur (6) alimenté en déchets ensachés a traiter ; - un mélangeur (8) agencé en aval du broyeur (6) ;
- une chambre de préchauffage (11) alimentée en charge broyée et mélangée, ladite chambre étant équipée de brûleurs air-gaz (40) et de moyens (26) pour injecter de l'air chaud ; - une chambre de fusion (12) dont l'entrée communique directement avec la sortie de la chambre de préchauffage (11) par une ouverture commune (13) servant à la fois à l'enfournement deε matières dans la chambre de fusion sous l'action de moyens mécaniqueε de poussage (46.3) et au pasεage à contre-courant des fumées de cette chambre de fusion, ladite chambre de fusion comportant une cuve amont de décantation (47) et une cuve aval d'homogé¬ néisation (48) au-dessus desquelles sont agencés des brûleurs oxy-gaz (60) ,- - une cuve de récupération de vitrifiât (18) extérieure à la chambre de fusion (12) et communiquant avec la cuve aval (48) de cette dernière, ladite cuve de récupération étant équipée d'un moyen de coulée obturable (58, 59) ; - des moyens (29, 30) de récupération et de traitement des fumées en communication avec la partie haute de la chambre de préchauffage (11) .
7. Installation selon la revendication 6, carac¬ térisée en ce que la chambre de préchauffage (11) est à soles inclinées successives (44.1, 44.2, 44.3) , munies chacune de moyenε mécaniqueε (46.1, 46.2, 46.3) de pouεεage des produits qui s'y trouvent, au moins leε soles les plus en amont présentant des orificeε (45.1, 45.2) servant à l'injection d'air chaud danε ladite chambre de préchauffa¬ ge.
8. Installation selon la revendication 7, carac¬ térisée en ce que leε orificeε d'injection d'air chaud (45.1, 45.2) εont reliés à un circuit d'air (26) qui est associé, pour le réchauffage de l'air injecté, aux moyens (29) de récupération des fumées.
9. Installation selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce que la chambre de préchauffage (11) eεt alimentée en partie haute par une viε d'enfournement (14) répartissant la charge εur la εole εupérieure (44.1) .
10. Inεtallation selon l'une deε revendicationε
6 à 9, caractérisée en ce que la chambre de préchauffage (11) est équipée latéralement de moyens (43) pour injecter de l'eau de refroidissement.
11. Installation selon l'une des revendicationε 6 à 10, caractérisée en ce que la cuve amont (47) de la chambre de fuεion (12) est équipée d'électrodes de chauf¬ fage (52) et d'une busette de coulée interruptible (54) .
12. Installation selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisée en ce que la cuve aval (48) de la chambre de fusion (12) est εéparée de la cuve amont (47) de ladite chambre par un muret (49) , et elle communique par un couloir formant εiphon (56) avec la cuve extérieure (18) de récupération de vitrifiât.
13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que la cuve aval (48) et/ou le muret (49) associé sont équipés de moyens (55) d'injection de bulleε d'air.
14. Installation selon l'une des revendications 6 à 13 , caractérisée en ce que la cuve (18) de récupération de vitrifiât est réalisée sous la forme d'une chambre fermée équipée latéralement d'au moins un brûleur oxy-gaz (70) .
15. Installation selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisée en ce que le moyen de coulée obturable (58, 59) de vitrifiât comporte une busette d'écoulement (58) en partie basse et un poinçon mécanisé (59) asεurant la régulation du débit de coulée.
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