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DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE TRAITEMENT DE DECHETS VERRIERS
La présente invention concerne un procédé de traitement de déchets verriers.
Elle
concerne plus particulièrement un procédé permettant le recyclage de matériaux
à base de
verre présentant une proportion importante de matières organiques en vue de
former une
matière minérale apte à être utilisée comme matière première vitrifiable dans
un procédé de
fusion du verre.
Il est connu de recycler des déchets verriers contenant des composants
organiques en
réintroduisant ces déchets dans les procédés de production de produits
verriers. La présence
de composés organiques peut cependant avoir un impact sur la qualité de la
fusion et/ou du
verre obtenu. On procède donc en général à l'élimination préalable des
composants
organiques, par exemple par combustion, avant l'enfournage des matières
premières dans les
fours de fusion. Plus récemment, le développement de fours à brûleurs immergés
a permis de
s'affranchir de cette étape. La fusion à l'aide de brûleurs immergés permet en
effet la
combustion des composants organiques introduits avec les matières premières à
recycler au
coeur même du verre en fusion. Il a cependant été remarqué que le verre obtenu
par ce procédé
pouvait présenter une qualité médiocre du fait notamment de la présence
d'inclusions de
particules de carbone.
Il a par ailleurs été remarqué que le recyclage de déchets verriers contenant
des matières
organiques directement dans les procédés de production de produits verriers a
tendance à
perturber les conditions de fusion et de mise en forme des produits, ce qui a
pour effet de
limiter la quantité de déchets pouvant être introduits dans ces procédés.
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Afin d'améliorer l'efficacité du recyclage des déchets verriers contenant des
matières
organiques, la présente invention propose un procédé de production de matière
minérale, telle
qu'un calcin, qui présente une qualité suffisante pour pouvoir être utilisée
comme matière
première dans les procédés de fusion du verre sans perturber significativement
les conditions
de fusion ou de mise en forme du verre.
Ainsi, un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de
production de
matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé
de fusion du
verre comprenant :
- l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières
vitrifiable comprenant des
1 0 matériaux de recyclage comprenant de la matière organique ;
- la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à
l'aide de brûleurs
immergés pour obtenir un bain de matière fondue ; et
- l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
L'utilisation de brûleurs immergés a pour avantage à la fois de pouvoir
apporter une
quantité importante d'oxygène au coeur du bain de matière fondue, et de
brasser
abondamment le bain de matière fondue favorisant ainsi l'homogénéisation du
mélange et la
digestion des éventuelles pollutions. Néanmoins, cela s'avère insuffisant,
notamment dans le
cas de recyclage de matériaux à base de verre comprenant des quantités
importantes de
matières organiques. Même en fournissant une quantité d'oxygène importante, la
matière
minérale produite présente des quantités significatives de particules de
carbone, issues d'une
combustion partielle des composés organiques. De même il s'est avéré
impossible de
maîtriser ou même abaisser le redox de la matière minérale produite avec la
seule utilisation
de brûleurs immergés. Il a en effet été remarqué que, lorsqu'elle est utilisée
dans les procédés
de fusion, une matière minérale présentant un redox élevé est susceptible de
créer une mousse
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en surface du bain de verre. Sans vouloir être lié à une quelconque théorie,
il est supposé que
le fer ferreux (FeO) réagit avec le sulfate contenu dans certaines matières
premières, par
exemple le calcin de verre plat, et produit du SO2 gazeux qui forme une mousse
à la surface
du bain de verre. La présence de cette couche de mousse détériore l'efficacité
des transferts
d'énergie dans le four.
Il a été remarqué que l'utilisation combinée de brûleurs immergés et d'un
oxydant
solide permettait d'améliorer significativement la qualité de matière minérale
produite,
notamment en réduisant significativement, voire évitant la présence de
particules de carbone
dans la matière minérale produite, de sorte que celle-ci peut être utilisée
dans les procédés de
fusion du verre sans risque de perturbation de ceux-ci.
Le mélange de matières vitrifiable comprend typiquement au moins 50%, de
préférence
au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en
poids de
matériaux de recyclage. Des matières premières classiques, issues notamment de
ressources
naturelles, peuvent être ajoutées au mélange de matières vitrifiable,
notamment pour ajuster la
1 5 composition de la matière minérale produite. Dans un mode de
réalisation, le mélange de
matières vitrifiable est constitué à 100% de matériaux de recyclage. Des
exemples de
matériaux de recyclage pouvant être utilisés dans le procédé selon l'invention
comprennent
les matériaux de recyclage à base de verre ou de céramique comprenant des
matières
organiques, tels que les déchets de fibres ou laines minérales notamment liées
par un liant
organique, le calcin ménager, souvent pollué par des déchets organiques, les
déchets de verre
feuilleté, etc. Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières
vitrifiable peut être
issu d'une source unique de matériaux de recyclage, notamment de déchets de
laines
minérales, de déchets de fibres de verre, ou de déchets de verres feuilletés.
Le mélange de
matières vitrifiable présente typiquement au moins 1%, de préférence au moins
2%, plus
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préférentiellement au moins 5% en poids de matières organiques et typiquement
jusqu'à 30%,
voire jusqu'à 25%, ou même jusqu'à 20% en poids de matières organiques sur la
base du
poids total du mélange de matières vitrifiable. La quantité de matière
organique peut être
déterminée par mesure de la perte au feu à 650 C (variation de masse, exprimée
en
pourcentage en masse de la matière sèche, résultant du chauffage jusqu'à 650
C). Une
quantité de matière organique élevée a pour avantage de contribuer, par sa
combustion, à
fournir l'énergie nécessaire à la fusion du mélange de matières vitrifiable,
permettant ainsi de
réduire la quantité de combustible fournie par les brûleurs. Les matériaux de
recyclage
peuvent également comprendre une pollution métallique, par exemple de fer ou
de cuivre
1 0 provenant notamment des déchets de déconstruction. Le mélange de
matière première peut
ainsi comprendre au moins 0,2%, voire au moins 0,5% en poids de particules
métalliques.
La composition chimique, exprimée sous forme d'oxydes, du mélange de matières
vitrifiable n'est pas particulièrement limitée. Elle peut notamment comprendre
un taux de fer
élevé, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous forme de
Fe2O3,
supérieure à 2%, de préférence supérieure à 3%, voire supérieure à 4% en poids
et de
préférence inférieure à 10%, inférieure à 8%. Il peut également s'agir de
composition à faible
teneur en fer, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous
forme de Fe2O3,
inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1,7%, plus préférentiellement
inférieure à 1,5%,
voire inférieure à 1% en poids. Il a en effet été remarqué que plus la teneur
en fer est faible,
plus il est difficile de maîtriser le redox de la matière minérale produite.
Le procédé selon
l'invention permet une maîtrise plus aisée du redox de la matière minérale
produite, y compris
pour des compositions à faible teneur en fer.
Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières vitrifiable peut
présenter
une composition qui renferme les constituants ci-après, dans les proportions
pondérales sur la
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base de la partie minérale du mélange de matières vitrifiable, définies par
les limites suivantes
définies :
SiO2 35 à 80%,
A1203 0 à 30%,
Ca0+Mg0 2 à 35%,
Na20+K20 0 à 30%,
étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est typiquement de 50
à 80% en
poids.
De façon préférée, le mélange de matières vitrifiable présente une composition
qui
1 0 renferme les constituants ci-après, dans les proportions pondérales sur
la base de la partie
minérale du mélange de matières vitrifiable, définies par les limites
suivantes :
SiO2 50 à 75%,
A1203 0 à 8%,
Ca0+Mg0 2 à 20%,
Fe2O3 0 à 2%,
Na20+K20 12 à 20%,
B203 0 à 10%.
Le mélange de matières vitrifiable est introduit dans une cuve principale de
préférence à
l'aide d'une enfourneuse. L'enfournement est avantageusement un enfournement
profond,
c'est-à-dire un enfournement du mélange de matières vitrifiable en dessous du
niveau du bain
de matières fondues. Un exemple d'enfourneuse permettant un enfournement
profond est
décrit par exemple dans W02012132184.
La cuve principale constitue un four à brûleurs immergés, souvent désigné par
l'appellation SBM (Submerged Burner Melter) ou SCM (Submerged Combustion
Melter). La
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cuve principale peut être une cuve à parois réfractaires classiquement
utilisée dans la fusion
du verre. Alternativement, la cuve principale peut être une cuve, dite
waterjacket, comprenant
des parois métalliques nues, c'est-à-dire non protégées par des matériaux
réfractaires, qui sont
parcourues par un système de conduites internes dans lesquelles on fait
circuler un liquide de
refroidissement, par exemple de l'eau. La cuve principale comprend un ou
plusieurs brûleurs
immergés. Un exemple de four à brûleurs immergés adapté à la présente
invention est décrit
dans le document W02013186480.
On entend par brûleurs immergés , des brûleurs configurés de manière à ce
que les
flammes qu'ils génèrent se développent au sein même du bain de la matière
fondue. Ils sont
1 0 généralement disposés de manière à affleurer au niveau de la sole. Les
brûleurs immergés
utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent être de forme
cylindrique comme
illustré par exemple sur la figure 5 de W09935099 ou de forme linéaire comme
décrit par
exemple dans W02013117851.
Les brûleurs immergés sont alimentés en gaz combustible et en comburant. Le
1 5 comburant alimentant le brûleur immergé est gazeux. Il comprend de
préférence au moins
80% en volume d'oxygène. Il s'agit typiquement d'air enrichi en oxygène ou
d'oxygène pur.
Le combustible, typiquement gazeux, alimentant le brûleur immergé est
généralement du gaz
naturel. Le mélange combustible/comburant peut être un mélange pauvre en
combustible,
c'est-à-dire présentant un rapport molaire oxygène/combustible sur-
stoechiométrique. L'excès
20 d'oxygène peut en effet contribuer en partie à l'oxydation des matières
organiques contenues
dans le mélange de matières vitrifiable. Alternativement, au moins une partie
de l'oxygène
peut être fournie par des bouillonneurs distincts des brûleurs immergés. Les
bouillonneurs
sont en général également disposés au niveau de la sole de la cuve principale.
Le rapport entre
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le débit volumique d'oxygène et celui du gaz combustible est typiquement d'au
moins 2, de
préférence de 2,1 à 3,5.
Il a cependant été observé que, même avec une sur-stoechiométrie en oxygène
élevée, il
était impossible de s'affranchir de la présence de particules de carbone lors
de la fusion de
matières premières comprenant des quantités importantes de matières
organiques. L'ajout
d'un oxydant solide en combinaison d'une fusion à l'aide de brûleurs immergés,
de
préférence en excès d'oxygène par apport sur-stoechiométrique d'oxygène au
niveau des
brûleurs immergés ou introduction d'oxygène à l'aide de bouillonneurs
d'oxygène, permet de
pallier cet inconvénient.
1 0 L'oxydant solide, typiquement sous forme de poudre ou granulaire, peut
être choisi
parmi les nitrates, notamment le nitrate de sodium, les sulfates, notamment
les sulfates de
sodium ou de calcium (sous toutes leurs formes d'hydratation), le dichromate
de potassium,
les peroxydes, notamment les peroxydes de potassium ou de calcium, l'oxyde de
cérium et les
oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de
manganèse
(III) (Mn203), l'oxyde de manganèse (II, III) (Mn304) et les permanganates
notamment de
sodium, de potassium, de calcium ou de magnésium. De préférence, l'oxydant
solide est
choisi parmi les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse. Il
peut être
éventuellement apporté sous forme de produit chimique, de minerai ou par
matériaux de
recyclage, notamment des matériaux à base de plâtre dans le cas du sulfate de
calcium. Dans
certains modes de réalisation, l'oxydant solide n'est pas choisi parmi les
sulfates. Leur
utilisation comme oxydant provoque en effet une augmentation des émissions
d'oxydes de
soufre (S0x) dans les fumées qui sont à éviter d'un point de vue
environnemental et
impliquent des installations de traitement onéreuses.
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L'oxydant solide peut être ajouté directement dans la cuve principale. Il peut
être alors
introduit en mélange avec le mélange de matières vitrifiable. Alternativement,
il peut être
introduit par une enfourneuse distincte disposé sur une paroi latérale de la
cuve principale.
Dans un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend le
transfert
du bain de matière fondue depuis la cuve principale vers une cuve auxiliaire,
l'oxydant solide
étant introduit en aval de la cuve principale. L'oxydant solide peut alors
être introduit au
cours du transfert du bain de matière fondue, typiquement dans le canal
d'alimentation de la
cuve auxiliaire, par exemple par une enfourneuse située sur la voute du canal
d'alimentation.
Alternativement, l'oxydant solide peut être introduit directement dans la cuve
auxiliaire, par
1 0 exemple par une enfourneuse située sur une paroi latérale de la cuve
auxiliaire.
Quel que soit le mode d'introduction de l'oxydant solide, celui-ci est en
général ajouté à
hauteur de 0,5 à 8%, de préférence de 1 à 5%, en poids par rapport au débit du
mélange de
matières vitrifiable. L'introduction de l'oxydant solide peut se faire de
manière continue ou
intermittente. En cas d'introduction intermittente, la quantité ajoutée
s'entend en quantité
1 5 moyenne sur le temps de séjour moyen de la matière fondue dans la cuve
dans laquelle est
ajoutée l'oxydant.
La nature de la cuve auxiliaire n'est pas particulièrement limitée. Il peut
s'agir d'une
cuve à paroi réfractaire ou d'une cuve dite waterjacket. Elle comprend
typiquement des
moyens de chauffage qui peuvent être notamment choisis parmi des électrodes,
des brûleurs
20 aériens, des brûleurs immergés ou les combinaisons de ceux-ci. Le bain
de matière fondu est
de préférence maintenu à une température de 1000 à 1300 C, de préférence 1050
à 1250 C.
La cuve auxiliaire comprend avantageusement des moyens de brassage du bain de
matière fondue. Ceux-ci peuvent être choisis parmi des bouillonneurs,
typiquement alimentés
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en air, en air enrichi en oxygène ou en oxygène, des mélangeurs mécaniques ou
des brûleurs
immergés. Les moyens de brassage permettent un mélange homogène de l'oxydant
solide
dans le bain de matière fondue en créant notamment des zones d'agitation
intense dans la
cuve auxiliaire. La cuve auxiliaire selon l'invention n'est par conséquent pas
adaptée à
l'affinage. Dans un mode de réalisation préféré, la cuve auxiliaire comprend
un ou plusieurs
brûleurs immergés. Il a en effet été observé de façon surprenante que
l'utilisation de brûleurs
immergés au niveau de la cuve auxiliaire permettait à la fois une meilleure
maîtrise du redox
de la matière minérale formée et d'atteindre des valeurs de redox plus basses.
Sans vouloir
être lié à une quelconque théorie, il est supposé que l'agitation induite par
les brûleurs
1 0 immergés permet une homogénéisation améliorée de l'oxydant solide et
favorise une réaction
rapide de ce dernier avec le bain de matière fondue.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale,
typiquement un
calcin, issue de matériaux de recyclage présentant une qualité supérieure en
terme de
limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise du redox.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale,
typiquement un
calcin, issue au moins en partie de matériaux de recyclage, présentant une
qualité supérieure
en terme de limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise
du redox. La
présente invention concerne ainsi également une matière minérale apte à être
utilisée comme
matière première dans un procédé de fusion du verre, susceptible d'être
obtenue par le
procédé selon l'invention, issue, au moins en partie, de matériaux de
recyclage comprenant de
la matière organique et est essentiellement exempte de particules de carbone.
La matière minérale selon l'invention est de préférence un calcin issu
principalement de
matériaux de recyclage (typiquement au moins 50%, de préférence au moins 70%,
plus
préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en poids) destiné à être
utilisé comme
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matière première dans un procédé de fusion. Il peut s'agir d'un calcin chaud,
c'est-à-dire sous
forme liquide (typiquement un bain de verre fondu), ou d'un calcin froid,
c'est-à-dire sous
forme solide (typiquement des particules de verre broyé ou granulé à l'eau).
La matière minérale selon l'invention est essentiellement exempte de
particules de
carbone. A ce titre, elle présente typiquement une quantité de carbone total
inférieure à 0,1%,
de préférence inférieure à 0,05%, voire inférieure à 0,01%. La quantité de
carbone total est
déterminée par fusion de la matière minérale, typiquement à 1300 C, sous
atmosphère de
dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone émis par
spectrométrie infrarouge.
La matière minérale présente typiquement un redox inférieur à 0,95, de
préférence
inférieur à 0,9, plus préférentiellement inférieur à 0,7, voire inférieur à
0,5, par exemple de
0,1, voire 0,15, ou même 0,2 à 0,9, voire 0,7, ou même 0,5, par exemple de 0,1
à 0,9 ou de 0,2
à 0,7. Dans un mode de réalisation particulier, la matière minérale peut
présenter un redox de
0,3, voire 0,5 à 0,9, voire 0,7. Dans un autre mode de réalisation, la matière
minérale peut
présenter un redox de 0,1, voire 0,15 à 0,5, voire 0,3. Le redox correspond au
rapport
1 5 pondéral entre la teneur en fer ferreux (Fe2+), exprimée en Fe2O3, et
la teneur totale en fer,
exprimée en Fe2O3.
La matière minérale présente typiquement une fraction volumique de bulles d'au
moins
0,05. La fraction volumique de bulles B peut être déterminée en évaluant la
densité apparente
d'un bloc de verre pbulk par rapport à la densité du verre pglass selon la
formule
B = 1 ¨ ( pbulk Pglass ).
La matière minérale présente typiquement une composition qui comprend les
constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les
limites suivantes:
SiO2 35 à 80%,
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A1203 0 à 30%,
Ca0+Mg0 2 à 35%,
Na20+K20 0 à 30%,
étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est de préférence de
50 à 80%.
De préférence, la matière minérale présente typiquement une composition qui
comprend
les constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les
limites suivantes:
SiO2 50 à 75%,
Al2O3 0 à 8%,
Ca0+Mg0 2 à 20%,
Fe2O3 0 à 2%,
Na20+K20 12 à 20%,
B203 0 à 10%.
Par la limitation de la quantité de particules de carbone et la maîtrise du
redox, la
matière minérale selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être
utilisée comme matière
1 5 première dans les procédés de fusion du verre, notamment en fusion
électrique, sans risque de
perturbation de ceux-ci. En particulier, la génération de mousse en présence
de matières
premières porteur de sulfate peut être évitée, et la hausse de température de
fusion limitée.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de laine
minérale
comprenant la fourniture d'une matière fondue à fibrer et le fibrage de la
matière fondue à
fibrer, caractérisé en ce que la matière fondue à fibrer est issue au moins en
partie de la
matière minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de
matière
minérale selon l'invention. Dans certains modes de réalisations, l'étape de
fourniture d'une
matière fondue comprend la fourniture d'un mélange de matière(s) première(s)
et, le cas
échant, la fusion du mélange de matière(s) première(s) pour obtenir une
matière fondue à
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fibrer, dans laquelle le mélange de matière(s) première(s) comprend au moins
20%, de
préférence au moins 50%, voire au moins 70%, ou même au moins 80%, en poids de
matière
minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de matière
minérale selon
l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, le mélange de matière(s)
première(s), et
par conséquent la matière fondue à fibrer, est essentiellement constitué de la
matière minérale
selon l'invention. La matière fondue à fibrer peut être un calcin chaud issu
directement du
procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans ce cas, le
procédé de
fabrication de laine minérale comprend la production de matière minérale selon
le procédé
décrit ci-dessus, ladite matière minérale étant une matière minérale fondue,
et le fibrage de la
matière minérale fondue. En particulier, la matière minérale est de préférence
acheminée vers
un organe de fibrage en sortie de la cuve auxiliaire. Alternativement, le bain
de verre fondu
peut être obtenu par fusion d'un calcin froid issu du procédé de production de
matière
minérale selon l'invention. Dans ce cas, le procédé de fabrication de laine
minérale comprend
la production de matière minérale selon le procédé décrit ci-dessus, la
matière minérale étant
une matière minérale solide, la fusion de la matière minérale solide pour
obtenir une matière
fondue à fibrer, et le fibrage du bain de matière fondue à fibrer.
Le fibrage peut être réalisé par toute méthode connue de l'homme du métier. Il
peut
s'agir notamment d'une méthode de fibrage par centrifugation externe ou par
centrifugation
interne. Les méthodes de centrifugation externe utilisent typiquement une
cascade de roues de
centrifugation alimentées en matière fondue à fibrer par un dispositif de
distribution, comme
décrit par exemple dans les demandes EP 0465310 ou EP 0439385. Dans les
méthodes de
centrifugation interne un filet de matière fondue à fibrer est introduit dans
une assiette de
fibrage tournant à grande vitesse et percée à sa périphérie d'un très grand
nombre d'orifices
par lesquels le verre est projeté sous forme de filaments sous l'effet de la
force centrifuge. Ces
filaments sont alors soumis à l'action d'un courant annulaire d'étirage à
température et vitesse
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élevées longeant la paroi du centrifugeur, courant qui les amincit et les
transforme en fibres.
Le fibrage est de préférence réalisé par centrifugation interne, notamment à
l'aide d'un organe
de fibrage tel que décrit dans la demande FR 1382917.
La présente invention concerne enfin une laine minérale directement obtenue à
partir de
la matière minérale selon l'invention ou de la matière minérale obtenue par le
procédé de
production de matière minérale selon l'invention. En d'autres termes, la laine
minérale est
obtenue à partir d'une matière fondue constituée de la matière minérale selon
l'invention ou
de la matière minérale obtenue par le procédé de production de matière
minérale selon
l'invention. A ce titre, la laine minérale selon l'invention présente la même
composition que
1 0 la matière minérale selon l'invention. Les caractéristiques de
composition (dont la teneur en
carbone total et le redox) décrites pour la matière minérale s'appliquent donc
également à la
laine minérale selon l'invention. En particulier, la laine minérale selon
l'invention est
caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de
recyclage comprenant
de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules
de carbone.
La présente invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants.
Dans chacun des exemples suivants, un mélange de matières vitrifiable
constitué à
100% de déchets de laine minérale broyée comprenant 8% en poids de composés
organiques
est introduit à l'aide d'une enfourneuse dans un four à brûleurs immergés.
Une première série d'exemples (Cl, 11 et 12) est réalisée dans un four SBM
comprenant
une cuve principale à parois réfractaires (R) d'une surface de 0,5 m2 et un
brûleur immergé de
150 kW alimenté par un mélange oxygène/gaz naturel avec un rapport entre le
débit
volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de 2,5. Dans ces trois exemples,
la cuve
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principale comprend également des bouillonneurs d'oxygène alimentés avec un
débit
d'oxygène de 30 Nm3/h. Le four présente une tirée de 10 t/j.
Une deuxième série d'exemples (C2, 13 et 14) est réalisée dans un four SBM
comprenant une cuve principale à parois métalliques, dite waterjacket (WJ),
d'une surface de
0,3 m2 et trois brûleurs immergés de 110 kW alimentés par un mélange
oxygène/gaz naturel
avec un rapport entre le débit volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de
2,5. Le four
présente une tirée de 3 t/j.
Dans l'exemple 11 selon l'invention, de l'oxyde de manganèse (Mn02) est
introduit
dans la cuve principale en mélange avec la laine minérale broyée.
Dans les exemples 12 à 14 selon l'invention, le bain de matière fondue obtenu
en sortie
de la cuve principale est transféré dans une cuve auxiliaire et de l'oxyde de
manganèse
(Mn02) est introduit au niveau du canal d'alimentation de la cuve auxiliaire.
Dans l'exemple
12, la cuve auxiliaire est une cuve à parois réfractaire (R) équipée d'un
brûleur immergé
similaire à la cuve principale. Dans l'exemples 13, la cuve auxiliaire est une
cuve réfractaire
(R) équipée de brûleurs aériens et de bouillonneurs sur la trajectoire
d'écoulement de la
matière fondue. Dans l'exemple 14, la cuve auxiliaire est une cuve dite
waterjacket (WJ) à
brûleurs immergés similaire à la cuve principale.
Dans chacun des exemples II à 14, l'oxyde de manganèse est introduit à hauteur
de 2 %
en poids de la tirée, soit un débit massique de 8,3 kg/h pour 11 et 12 et 2,5
kg/h pour 13 et 14.
Les exemples Cl te C2 sont des exemples comparatifs dans lesquels aucun
oxydant
solide n'a été introduit.
CA 03197814 2023- 5-5
WO 2022/112723 15
PCT/FR2021/052108
Le bain de matière fondue est récupéré en sortie de la cuve principale (Cl, C2
et I1) ou
de la cuve auxiliaire (12, 13 et 14) sous forme de calcin. Les compositions
des calcins produits
et leurs propriétés sont présentées dans le tableau 1.
La présence de particules de carbone est déterminée par observation visuelle
indique la présence de particules de carbone visibles à l'oeil nu et -
l'absence de particules
de carbone visibles à l'oeil nu.
La quantité de carbone total est déterminée par fusion de la matière minérale
à 1300 C
sous atmosphère de dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone
émis par
spectrométrie infrarouge.
Le redox est déterminé par analyse de Fe0 par voie humide.
[Table 1]
Cl C2 Il 12 13
14
2
Cuve principale R WJ R R WJ
WJ
Cuve auxiliaire - - - R R
WJ
Mélangeurs cuve
- - - BI B
BI
auxiliaire
Rapport 02/gaz naturel 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5
2,5
Débit 02 additionnel 30 a) _ 30 a) 30 a) _
_
(Nm3/h)
Ajout Mn02 - - 2 b) 2 c) 2 e)
2 c)
(% tirée)
Redox 0,9 1 0,9 0,4 0,6
0,2
Particules de carbone + +
Carbone total (%) >>0.1 >>0.1 <0.1 <0.1
<0.1 <0.1
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R: cuve réfractaire
WJ : cuve waterjacket
BI: brûleur immergé
B: bouilloneurs
a) dans la cuve principale
b) dans la cuve principale avec le mélange de matières vitrifiable
c) dans le canal d'alimentation entre la cuve principale et la cuve secondaire
Comparés aux calcins obtenus dans les exemples Cl et C2, les calcins des
exemples I1
à 13 selon l'invention s'avèrent de meilleure qualité non seulement du fait
qu'ils sont
essentiellement exempts de particules de carbone, mais également du fait d'une
meilleure
maitrise du redox. En particulier, l'introduction de l'oxydant en aval de la
cuve principale,
comme dans les exemples 12 à 14 permettent, en fonction de la quantité
d'oxydant introduit,
d'ajuster le redox souhaité jusqu'à des valeurs relativement basses.
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