BE1030781B1 - Installation de valorisation de pneus usagés - Google Patents

Abstract

Installation (10) de valorisation de pneus usagés comprenant une ligne de production avec une pluralité de stations connectées en série et comprenant au moins : une station de préparation (12) pour la préparation et la régulation de l’approvisionnement des pneus, comprenant une trémie (22) d'alimentation et un nettoyeur de pneus (26) ; une station de broyage (14) des pneus pour le broyage et la séparation des matériaux, comprenant au moins un broyeur (62) ; une station de granulation (16) destiné à changer le broyat en particules plus fines ou granulats, comprenant au moins un granulateur (72) ; et préférablement une station de conditionnement (18) pour le conditionnement des produits, comprenant des moyens de conditionnement (57, 58, 59) des granulats, dans laquelle installation (10) lesdites stations sont disposées alignées.

Description

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Installation de valorisation de pneus usagés

Domaine technique

La présente invention concerne généralement le domaine de la valorisation des pneus usagés, et plus particulièrement une installation de valorisation de pneus usagés.

Etat de la technique

Près de 1,2 milliards de pneumatiques (ou pneus) sont produits tous les ans.

Lorsque ces pneus finissent par être trop usés pour assurer la sécurité des véhicules, se pose alors la question de leur fin de vie.

Un pneumatique est composé de gomme de caoutchouc (à base de polymère d'isoprène), d'acier, de textiles et de divers éléments qui renforcent la résistance de la gomme.

Les pneus usagés non réutilisables peuvent être valorisés, on dit encore recyclés, de plusieurs façons, entiers, en morceaux ou broyés. Parmi les modes de valorisation, on connait par exemple le soutien de bâche d'ensilage en milieu agricole ; la constitution de remblais routiers ou de constructions ; le support de voie ferrée, pour réduire les vibrations et le bruit ; les aires de jeux amortissantes et le gazon synthétique pour stade de sport ; et les combustibles de type TDF (Tire Derived Fuel) et matières premières pour les cimenteries et aciéries.

La demande en valorisation de matière dans le cadre des pneus ne cesse d'augmenter et les sociétés détentrices de déchets doivent actuellement évacuer leurs pneus à des distances parfois lointaines jusqu'à dépasser 800 km. De plus, la part croissante de l’utilisation du granulat et de la poudrette dans des applications diverse démontre aussi un besoin croissant.

Les TDF sont particulièrement demandés pour répondre aux besoins énergétiques des industries du ciment. Dans le contexte qui nous occupe, le TDF est utilisé afin de donner un terme générique englobant une certaine dimension de grain de matière, sachant qu’en général, les sociétés utilisatrices de ce TDF recherchent des « copeaux » de dimension entre 25 mm et 80 mm.

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Les industries de cimenteries sont devenues très demandeuses de TDF à cause des fluctuations des prix des produits pétroliers, et elles n'hésitent pas à payer le

TDF au prix du marché du coke de pétrole (ou « pet coke »).

La part de biomasse des pneus est aussi utilisée dans le calcul des émissions de

CO». Ainsi, les pneus permettent non seulement un apport de calories équivalent à celui du pet coke et du charbon, mais permet de réduire les émissions de CO2 fossile de façon significative du fait de leur biomasse (jusqu’à 45% des émissions de combustion dans le cas d’une substitution de 100% du pet coke par des pneus usagés).

Les installations de ligne de recyclage de pneus comprennent généralement une partie de broyage, une partie de granulation, et une partie conditionnement, ou communément de mise en sacs appelés big-bags. Certaines installations comprennent aussi une partie supplémentaire de micronisation.

Les installations de recyclage de pneus connues sont généralement de forme rectangulaire, c'est-à-dire que les différents modules de production sont disposés les uns à côté des autres de manière compacte pour un gain d'espace/d'encombrement.

Les installations connues sont aussi en général limitées au recyclage de certains types de pneumatiques provenant de véhicules industriels ou commerciaux.

Cette limitation est déterminée notamment par la taille des pneumatiques autorisés en entrée de ligne.

En outre, de par la nature des pneus usés, le contenu en acier passant dans différents broyeurs peut créer des étincelles dans les installations, voir entrainer un départ de feu, comme déjà constaté sur d’autres installations.

Dans les installations classiques les départs de feu sont contrôlés par des régulateurs de température. Les machines sont arrêtées lorsque la température dépasse une température seuil. Ces systèmes sont peu efficaces pour empêcher les départs de feu.

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Objet de l’invention

L’objet de la présente invention est de proposer une installation de ligne de valorisation de pneus usagés qui améliore la productivité et la sécurité des systèmes connus.

Cet objectif est atteint par une installation de valorisation de pneus usagés selon la revendication 1.

Description générale de l’invention

Pour poursuivre cet objectif, l'invention propose une installation de valorisation de pneus usagés. L'installation comprend une ligne de production avec une pluralité d'éléments regroupés en des stations connectées en série. L'installation comprend au moins une station de préparation pour la préparation et la régulation de l’approvisionnement des pneus, comprenant une trémie d'alimentation et un nettoyeur de pneus ; une station de broyage des pneus pour le broyage et la séparation des matériaux, comprenant au moins un broyeur ; une station de granulation destiné à changer le broyat en particules plus fines ou granulats, comprenant au moins un granulateur ; et préférablement une station de conditionnement pour le conditionnement des produits, comprenant des moyens de conditionnement des granulats.

Selon l'invention, ces stations sont disposées sensiblement alignées, ou en longueur.

Dans la suite de la description, les termes "copeaux", "broyat", et "granulat" désignent des fractions de pneu séparées d'un pneu initial. Le broyat est une fraction de pneu obtenue par exemple après broyage. Dans le cadre de la description, les trois termes ci-dessus pourront toutefois être utilisés de manière interchangeable sans constituer une limitation.

La ligne de recyclage de pneu est avantageuse car elle présente une disposition en longueur. Cela permet ainsi d'avoir une vision claire toute au long du processus. Les stations de productions sont séparées de manière précise le long d'une ligne, et il est aisé de déterminer le rendement de chaque partie comparativement à une autre.

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Un autre avantage de cette installation en stations alignées comprenant de parties de ligne différentes est d'assurer une meilleure sécurité, notamment en cas d'incendies, car la ligne est accessible et un départ de feu est moins susceptible d'affecter des stations voisines que dans une disposition classique, par exemple en carré.

L'installation d’un nettoyeur de pneu permet d'alimenter l'installation avec des produits propres.

En effet, s'il est d'usage d'accepter des pneus en entrée de site qui répondent à un cahier des charges précis, il n’est pas rare de trouver dans un chargement des pneus sales, ou avec quelques gravillons.

Le nettoyage des pneus permet d'améliorer la sécurité en nettoyant les pneus de souillures par des liquides inflammables. Le fonctionnement de la ligne devient aussi plus robuste car les pneus entrant ne transportent pas de polluants comme, par exemple, des pierres.

Un autre avantage du nettoyeur est l'ouverture du marché de la valorisation à des gisements de pneus hors des circuits classiques de la distribution ou du remplacement auprès des garages, comme par exemple les dépôts clandestins, les pneus sur les silos agricoles, les pneus de centre de démontage. L'installation présentée permet donc d'obtenir des gisements complémentaires, en contraste avec les installations connues de l'état de la technique.

De préférence, la station de broyage comprend un broyeur et/ou un pré-broyeur configuré pour traiter des pneus de tailles différentes, notamment les pneus de véhicules légers, de poids lourds, les pneus de type agraires, les pneus pleins ou à chambre à air d'industrie, et de génie civil _ L'installation de valorisation de pneu permet de moduler la production visée en fonction de la demande. La ligne n'est pas limitée en termes de tailles de pneus en entrée contrairement aux lignes développées dans l'état de la technique.

De préférence, la station de broyage produit des copeaux d'une dimension entre 18 mm et 25 mm. Les copeaux issus du broyage peuvent déjà être vendus en tant que TDF.

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Avantageusement, la station de granulation comprend un premier granulateur qui produit du granulat d'une dimension inférieure à 10 mm, et un deuxième granulateur qui produit du granulat d'une dimension d'environ 1 mm.

Dans des modes de réalisation avantageux, l'installation comprend en outre une station de micronisation pour réduire la taille du granulat, la station de micronisation comprend au moins un broyeur microniseur. Le broyeur microniseur produit de la poudrette d'une dimension d'environ 0,8 mm ou moins.

La station de micronisation est disposée en aval de la station de granulation, et est alignée avec celle-ci et la station de conditionnement.

De préférence, l'installation comprend aussi un système de détection d'incendies.

Ce système comprend des unités de détection d'étincelles, et des unités d'extinction automatiques d'étincelles avec des buses de vaporisation. Ce système est principalement installé dans la station de broyage où les risques sont les plus grands compte tenu de la présence d'acier dans les copeaux.

Les détecteurs sont placés aux endroits stratégiques, sur base d’une analyse d’algorithme statistique, comme par exemple une étude du nombre d’étincelles par minute, et de leur position. Les capteurs sont alors disposés sur base de ses analyses et du calcul des risques.

La détection d'étincelle est avantageusement complétée par un système d'injection d'eau sous pression dans les stations à risques. On notera que les risques d'incendies sont les plus grand dans la station de broyage compte tenu de la présence d'acier dans les copeaux, et qu'inversement, les stations de granulation et de conditionnement ont les risques d'incendies les plus faible car l'acier n'y est plus ou que peu présent.

Description détaillée à l’aide des figures

D’autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté ci- dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent :

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Figure 1 : un diagramme de principe (vue de haut) d’un mode de réalisation d’une installation de valorisation de pneus usagés comprenant une ligne de production.

L'installation de valorisation de pneus usagés 10 est composée de cinq stations connectées en série. L'installation comporte une station de préparation 12 pour la préparation et la régulation de l’approvisionnement des pneus ; une station de broyage 14 des pneus pour le broyage et la séparation des matériaux ; une station de granulation 16, destiné à changer le broyat en particules plus fines ou granulat ; une station de micronisation 17, optionnelle, pour réduire la taille du granulat, et une station de conditionnement 18 pour le conditionnement des produits, et notamment la mise en big-bags. Les différentes stations de l'installation sont disposées alignées dans l'espace de production. Cet espace de production peut être en plein air, ou de préférence, pour des raisons environnementales, couvert et intégré dans un bâtiment.

La figure 1 ne montre que la partie de l'installation dédiée aux machines de traitement des pneus. Le site peut, par exemple, comporter en outre des bâtiments de bureaux et des stations de chargement/déchargement de matériel.

De préférence, l'installation est située proche des gisements. Les couts et les impacts environnementaux générés par les solutions de logistique sont ainsi réduits. Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation est disposée à proximité d'une station de transport fluvial.

Selon les variantes, l'installation comprend une deuxième ligne de production comme celle montrée à la figure 1. Les lignes de production sont alors indépendantes. Il est possible d'arrêter une seule des lignes lors des opérations de maintenances tout en continuant une production réduite.

On notera que la ligne de production présentée ici est congue pour produire différentes tailles de granulats et que les granulométries indiquées ci-dessous ne sont que des exemples.

Les matériaux produits à partir des pneus sont principalement de l'acier pour environ 25% en poids, de la matière textile pour environ 15% en poids, et du

7 BE2023/5717 caoutchouc qui représente 55 à 60% en poids. Ces matériaux sont réduits et séparés.

A leur arrivée sur le site, les chargements de pneus sont d'abord amenés vers la station de préparation 12.

L'installation est configurée pour traiter différents types de pneus, comme les pneus de véhicules civils légers (à 70%), ou poids lourds, les pneus de machines agraires, d’industrie, et de génie civil.

La station de préparation 12 comprend une trémie 22 d’alimentation pour pneus.

La trémie peut être alimentée par grappin ou par chargeuse (non montré). La trémie 22 comporte un conteneur équipé d’un convoyeur de déchargement asservi à un variateur à fréquence variable. La trémie 22 permet à un opérateur de s'occuper à d'autres tâches en même temps, alors que les systèmes conventionnels d’alimentation sans trémie exigent une ou deux personnes pour l’alimentation en continu, impliquant des contraintes de confort et de pénibilité.

Un convoyeur 24 achemine les pneus depuis la trémie 22 vers un nettoyeur 26 de pneus. Le nettoyeur 26 de pneus est configuré pour éliminer des pierres, sable, saletés, glace, neige, eau et autres impuretés. Le nettoyeur 26 convient ici pour les petits pneus ou les pneus de type tourisme. Lorsque des pneus de taille plus grosse sont traités, un système de bypass (non montré) permet d'éviter le nettoyeur et de continuer sur la ligne à la sortie du nettoyeur.

Le nettoyage des pneus permet d'améliorer la sécurité en nettoyant les pneus de souillures par des liquides inflammables. Le fonctionnement de la ligne devient aussi plus robuste car les pneus entrant ne transportent pas de polluants comme, par exemple, des pierres.

On appréciera que l'intégration du nettoyeur à la ligne de production a le grand avantage d’ouvrir le recyclage aux pneus hors des circuits classiques (dépôts clandestins, silos agricoles) — généralement exclus de la granulation.

Un convoyeur 28 achemine les pneus depuis le nettoyeur 26 vers la station de broyage 14 des pneus. La station de broyage 14 comprend un pré-broyeur — 3Opour réduire les pneus en copeaux de grande taille. Tout type de pré-broyeur

8 BE2023/5717 approprié peut être utilisé, notamment du type Super Chopper, de préférence à deux rotors. Il est prévu un modulateur (non montré) de vitesse en fonction des matériaux entrants.

Le détalonnage des pneus, notamment de types poids lourds, n’est pas nécessaire avant le broyage dans le pré-broyeur 30. Ce dernier pourra être mis en place dans la station de préparation 12 si une demande de tringle en acier issus de pneus de type poids lourds se fait savoir.

Le pré-broyeur 30 comprend un poste de commande 32 et une armoire 34 d'alimentation électrique. Deux plateformes d'accès 36 sont prévues pour les opérations d'entretien du pré-broyeur 30.

En sortie du pré-broyeur 30, les copeaux sont transportés successivement par un convoyeur déchargeur vibrant 36, via un convoyeur d'alimentation 38, jusqu'à un trieur à disque 42, communément appelé crible.

Le crible 42 a pour rôle de convoyer les copeaux après la phase de pré-broyage tout en triant et séparant ces derniers en fonction de leur taille. Les dimensions trop grandes retournent vers le pré-broyeur 30, via deux convoyeurs 44 et 40.

A la sortie du crible 42 la matière passe sur convoyeur d'alimentation 48 et à travers un séparateur électromagnétique sur bande 46 pour le dé-ferraillage du broyat de caoutchouc. Ce système permet de nettoyer les fibres d'acier encore présentes dans le broyat. Une fois nettoyé, l’acier est extrait par des convoyeurs 54, 56.

Le convoyeur 48 débouche sur un convoyeur d'alimentation 50 qui achemine le broyat vers deux broyeurs multifonctions 62. Les broyeurs comportent chacun une trémie 58 de chargement et de pré-stockage. La trémie 58 permet de réguler le flux vers le broyeur de manière continue. Le contrôle du flux d'alimentation se fait par un variateur de fréquence.

Les broyeurs 62 comportent en outre des plateformes d’accès 60 pour les opérations d'entretien.

Les deux broyeur 62 sont des machines de type coupeurs polyvalent (ou an anglais « multipurpose rasper »), mais tout type de broyeur approprié peut être

9 BE2023/5717 utilisé. À cet endroit de la ligne, les broyeurs assurent le broyage des matériaux.

Par comparaison au pré-broyage effectué précédemment par les super choppers 30, le broyage permet d'obtenir des broyats de relativement grande taille mais qui constituent déjà une matière première réutilisable, notamment dans le domaine du bâtiment, et en particulier servant de sous bassement, ou encore pour des routes ou bâtiments. Les broyeurs 62 peuvent être équipés de moteurs électriques ou hydrauliques.

On remarquera qu'à ce stade, la ligne se divise en deux branches parallèles de construction identique (ou similaire). Cela permet d'augmenter la capacité de production et de diversifier la production. En effet les tailles des granulats obtenus peuvent être différentes dans l'une ou l'autre des branches. De plus dans le cas d'une intervention technique, par exemple de maintenance, l’utilisation d’une seule branche suffirait à alimenter en continu l'installation de granulation. Ces deux branches parallèles ne remettent pas en cause la disposition linéaire des stations de l'installation. Dans la suite on décrira donc uniquement les équipements et machines de la branche du bas sur la figure.

Un convoyeur déchargeur 64 vibrant déplace le broyat en sortie du broyeur 62 vers un séparateur électromagnétique sur bande 66, pour le dé-ferraillage du broyat de caoutchouc. Le séparateur magnétique 66 est situé au-dessus du convoyeur déchargeur 64.

Le métal produit ici est de bonne qualité. Il peut être acheminé vers les conteneurs pour livraison en vrac ou en briquette, par exemple, à destination des aciéristes intéressés par ce produit.

A ce stade, le broyat est de petite taille (environ 25 mm jusque 18 mm). Un transfert à vis 68, pivotant, achemine le broyat vers la station de granulation 16.

Le transfert à vis 68 communique avec une trémie tampon 70 de la station de granulation 16.

Le rôle de la trémie est d'équilibrer la sortie du broyeur, car la capacité de la station de granulation 16 dépend de la taille du granulat désiré et du broyat entrant.

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Selon les variantes, avant la trémie tampon 70, on ajoute une bande de transport évacuant les broyats d'une dimension prédéterminée pour être utilisés pour des besoins spécifiques, notamment en cimenterie.

Un premier broyeur finisseur, aussi appelé premier granulateur 72 permet de réduire la taille des broyats. Le granulat sortant est, par exemple, inférieur à 10 mm. Le granulat est transporté par un transport pneumatique de granulat 74, vers une table de tri 78 que l'on appelle aussi table à secousses.

La table 78 comprend un tamis avec deux couches, une plaque de fond, et un système anti-bourrage par balles caoutchouc.

La table de tri comporte également deux plateformes d’accès 76 (type mobile) pour les opérations d'entretien.

A la suite de la table de tri 78, le granulat passe à travers deux séparateurs électromagnétiques sur bande 80, pour un nouveau dé ferraillage. En général, il ne reste presque plus d'acier à ce stade-ci, puisqu'il a déjà été enlevé en grande partie dans les étapes précédentes. En revanche il peut rester beaucoup de filaments d'acier fin qui doivent être séparés du caoutchouc.

Après le dé-ferraillage, le granulat passe dans un deuxième granulateur 82. Le deuxième granulateur 82 fonctionne de manière identique au premier granulateur 72, mais permet d'obtenir une taille de granulat plus petite. Il est aussi possible de n'utiliser qu'un seul des granulateurs de la branche lors d'une opération de maintenance par exemple.

En sortie du deuxième granulateur 82, un transport pneumatique de granulat 84, transporte le granulat vers une nouvelle table de tri 86, similaire à la table de tri 78 précédente.

De manière à garantir un granulat totalement propre de toute pollution d’acier, une poulie électromagnétique 88, extrait des matériaux ferreux en sortie de la table 86.

Le granulat passe alors sur un convoyeur déchargeur vibrant 90 puis un transfert pneumatique 92 jusqu'à un aspirateur 94. Dans l'aspirateur 94, la matière passe dans un flux d'air et le textile est aspiré. L'aspirateur est conçu pour séparer le

11 BE2023/5717 textile du granulat de caoutchouc et trier la fraction de caoutchouc en trois tailles.

La granulométrie produite peut être modifiée simplement en changeant de grilles et de tamis dans les granulateurs et/ou dans l'aspirateur. On peut obtenir une branche qui produit un type de granulat différent d'une autre branche. À ce stade, on a un granulat qui est libéré d'environ 99,9% de textile et d'acier.

Le granulat passe par des tamis pour fractionnement en 3 parties. Les fractions plus grosses qu'une taille seuil prédéfinie passent dans une boucle de retour 98 qui repasse dans la trémie tampon 70, et le matériau est renvoyé dans le premier granulateur 72 pour être à nouveau broyé.

Les fractions fines, en dessous de 1 mm sont envoyées vers la station de conditionnement 18.

Les fractions plus grossières sont envoyées vers une station de micronisation 17.

La station de micronisation 17 comprend un broyeur microniseur 106 (voir par exemple la société Lleal s.a., Barcelone, Espagne). Les particules atteignent le broyeur microniseur 106 par deux transferts pneumatiques 100, 102, et une trémie de stockage 104 alimentée par un convoyeur à vis.

Le broyeur microniseur 106 est placé sur un bâti. Le broyeur microniseur 106 sert pour la production de poudrette dont les dimensions produites sont de l’ordre d'environ 0,8 mm jusqu’à 10 microns.

La ligne comprend des équipements de réfrigération 108 qui permettent de garder une température d'environ 55°C. Le maintien d'une température prédéterminée permet d'éviter des départs d'incendies en sortie des microniseurs.

Le broyeur microniseur est connecté à un crible 114 alimenté en matériau par un convoyeurs à vis 110, 112. Le crible 114 effectue un contrôle par criblage de la granulométrie, tout en assurant un débit prédéterminé. Le crible comprend de préférence un tamis double pour assurer l'efficacité du contrôle. Une fois passé au crible, le granulat est envoyé vers la station de conditionnement 18.

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Dans la station de conditionnement 18, les matériaux sont conditionnés dans des stations big-bags 124, 126, 128 comprenant chacune une unité de pesage avant la mise en big-bags du produit fini.

L'aspirateur 94, et le crible 114 communiquent avec les stations big-bags 124, 126, 128, par des transferts pneumatiques 116, 120, 122, et des convoyeurs à vis 118.

La ligne comprend également des commandes et armoires d'alimentation électrique 67-69.

Claims (9)

13 BE2023/5717 Revendications

1. Installation de valorisation de pneus usagés, l'installation (10) comprenant une ligne de production avec une pluralité de stations connectées en série et comprenant au moins : une station de préparation (12) pour la préparation et la régulation de l’approvisionnement des pneus, comprenant une trémie (22) d'alimentation et un nettoyeur de pneus (26) ; une station de broyage (14) des pneus pour le broyage et la séparation des matériaux, comprenant au moins un broyeur (62) ; une station de granulation (16) destiné à changer le broyat en particules plus fines ou granulats, comprenant au moins un granulateur (72) ; et préférablement une station de conditionnement (18) pour le conditionnement des produits, comprenant des moyens de conditionnement (57, 58, 59) des granulats, dans laquelle installation (10) lesdites stations sont disposées alignées.

2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la station de broyage (14) comprend un broyeur (62), et préférablement un pré-broyeur (30), configuré (s) pour broyer des pneus de tailles différentes, et notamment les pneus de véhicules légers, de poids lourds, les pneus de type agraires, les pneus pleins ou à chambre à air d’industrie, et de génie civil.

3. Installation selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle la station de broyage (14) produit des copeaux d’une dimension entre 18 mm et mm.

4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1, 2, ou 3, dans 25 laquelle la station de granulation (16) comprend un premier granulateur (72) qui produit du granulat d'une dimension inférieure à 10 mm, et un deuxième granulateur (82) qui produit du granulat d'une dimension d'environ 1 mm.

5. Installation selon lune quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une station de micronisation (17) pour réduire la taille

14 BE2023/5717 du granulat, la station de micronisation (17) comprend au moins un broyeur microniseur (106).

6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle la station de micronisation (17) est disposée en aval de la station de granulation (16) et alignée avec celle-ci et la station de conditionnement (18).

7. Installation selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le broyeur microniseur (106) produit de la poudrette d'une dimension d'environ 0,8 mm jusqu’à 10 microns.

8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédente comprenant en outre un système de détection d'incendies.

9. Installation selon la revendication 7 dans laquelle la station de broyage (14) comprend en outre des unités de détection d'étincelles, et des unités d'extinction automatiques d'étincelles avec des buses de vaporisation.