LU100536B1 - 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 broyât 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

Installation de valorisation de pneus usagés

Domaine technique

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

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 desvéhicules, se pose alors la question de leur fin de vie.

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

Les pneus usagés non réutilisables peuvent être valorisés, on dit encorerecyclés, de plusieurs façons, entiers, en morceaux ou broyés. Parmi les modesde valorisation, on connaît par exemple le soutien de bâche d'ensilage en milieuagricole ; la constitution de remblais routiers ou de constructions ; le support devoie ferrée, pour réduire les vibrations et le bruit ; les aires de jeuxamortissantes et le gazon synthétique pour stade de sport ; et les combustiblesde type TDF (Tire Derived Fuel) et matières premières pour les cimenteries etaciéries.

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

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

Les industries de cimenteries sont devenues très demandeuses de TDF àcause des fluctuations des prix des produits pétroliers, et elles n’hésitent pas àpayer 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 émissionsde CO2. Ainsi, les pneus permettent non seulement un apport de calorieséquivalent à celui du pet coke et du charbon, mais permet de réduire lesémissions de CO2 fossile de façon significative du fait de leur biomasse (jusqu’à45% des émissions de combustion dans le cas d’une substitution de 100% dupet coke par des pneus usagés).

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

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

Les installations connues sont aussi en général limitées au recyclage decertains types de pneumatiques provenant de véhicules industriels oucommerciaux. Cette limitation est déterminée notamment par la taille despneumatiques autorisés en entrée de ligne.

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

Dans les installations classiques les départs de feu sont contrôlés par desrégulateurs de température. Les machines sont arrêtées lorsque la températuredépasse une température seuil. Ces systèmes sont peu efficaces pourempêcher les départs de feu.

Objet de l’invention L’objet de la présente invention est de proposer une installation de ligne devalorisation de pneus usagés qui améliore la productivité et la sécurité dessystèmes connus.

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

Description générale de l’invention

Pour poursuivre cet objectif, l'invention propose une installation de valorisationde pneus usagés. L'installation comprend une ligne de production avec unepluralité d'éléments regroupés en des stations connectées en série.L’installation comprend au moins une station de préparation pour la préparationet la régulation de l’approvisionnement des pneus, comprenant une trémied'alimentation et un nettoyeur de pneus ; une station de broyage des pneuspour le broyage et la séparation des matériaux, comprenant au moins unbroyeur ; une station de granulation destiné à changer le broyât en particulesplus fines ou granulats, comprenant au moins un granulateur ; etpréférablement une station de conditionnement pour le conditionnement desproduits, comprenant des moyens de conditionnement des granulats.

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

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

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

Un autre avantage de cette installation en stations alignées comprenant departies de ligne différentes est d'assurer une meilleure sécurité, notamment encas d'incendies, car la ligne est accessible et un départ de feu est moinssusceptible 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 desproduits propres.

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

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

Un autre avantage du nettoyeur est l’ouverture du marché de la valorisation àdes gisements de pneus hors des circuits classiques de la distribution ou duremplacement auprès des garages, comme par exemple les dépôtsclandestins, les pneus sur les silos agricoles, les pneus de centre dedémontage. L’installation présentée permet donc d’obtenir des gisementscomplémentaires, en contraste avec les installations connues de l'état de latechnique.

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

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

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

Dans des modes de réalisation avantageux, l'installation comprend en outreune station de micronisation pour réduire la taille du granulat, la station demicronisation comprend au moins un broyeur microniseur. Le broyeurmicroniseur produit de la poudrette d'une dimension d'environ 0,8 mm oumoins. La station de micronisation est disposée en aval de la station degranulation, et est alignée avec celle-ci et la station de conditionnement.

De préférence, l'installation comprend aussi un système de détectiond'incendies. Ce système comprend des unités de détection d'étincelles, et desunités d'extinction automatiques d'étincelles avec des buses de vaporisation.Ce système est principalement installé dans la station de broyage où lesrisques sont les plus grands compte tenu de la présence d'acier dans lescopeaux.

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

La détection d'étincelle est avantageusement complétée par un systèmed'injection d'eau sous pression dans les stations à risques. On notera que lesrisques d'incendies sont les plus grand dans la station de broyage compte tenude la présence d'acier dans les copeaux, et qu'inversement, les stations degranulation et de conditionnement ont les risques d'incendies les plus faible carl'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 ladescription détaillée d'au moins un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d’illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-cimontrent :

Figure 1 : un diagramme de principe (vue de haut) d’un mode de réalisationd’une installation de valorisation de pneus usagés comprenant une ligne deproduction. L'installation de valorisation de pneus usagés 10 est composée de cinq stationsconnectées en série. L'installation comporte une station de préparation 12 pourla préparation et la régulation de l’approvisionnement des pneus ; une stationde broyage 14 des pneus pour le broyage et la séparation des matériaux ; unestation de granulation 16, destiné à changer le broyât en particules plus fines ougranulat ; une station de micronisation 17, optionnelle, pour réduire la taille dugranulat, et une station de conditionnement 18 pour le conditionnement desproduits, et notamment la mise en big-bags. Les différentes stations del'installation sont disposées alignées dans l'espace de production. Cet espacede production peut être en plein air, ou de préférence, pour des raisonsenvironnementales, couvert et intégré dans un bâtiment.

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

De préférence, l'installation est située proche des gisements. Les coûts et lesimpacts environnementaux générés par les solutions de logistique sont ainsiréduits. Dans un mode de réalisation avantageux, l'installation est disposée àproximité d'une station de transport fluvial.

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

On notera que la ligne de production présentée ici est conçue pour produiredifférentes tailles de granulats et que les granulométries indiquées ci-dessousne sont que des exemples.

Les matériaux produits à partir des pneus sont principalement de l'acier pourenviron 25% en poids, de la matière textile pour environ 15% en poids, et ducaoutchouc qui représente 55 à 60% en poids. Ces matériaux sont réduits etséparés. A leur arrivée sur le site, les chargements de pneus sont d'abord amenés versla station de préparation 12. L'installation est configurée pour traiter différents types de pneus, comme lespneus de véhicules civils légers (à 70%), ou poids lourds, les pneus demachines agraires, d’industrie, et de génie civil.

La station de préparation 12 comprend une trémie 22 d’alimentation pourpneus. La trémie peut être alimentée par grappin ou par chargeuse (nonmontré). La trémie 22 comporte un conteneur équipé d’un convoyeur dedéchargement asservi à un variateur à fréquence variable. La trémie 22 permetà un opérateur de s’occuper à d’autres tâches en même temps, alors que lessystèmes conventionnels d’alimentation sans trémie exigent une ou deuxpersonnes pour l’alimentation en continu, impliquant des contraintes de confortet de pénibilité.

Un convoyeur 24 achemine les pneus depuis la trémie 22 vers un nettoyeur 26de pneus. Le nettoyeur 26 de pneus est configuré pour éliminer des pierres,sable, saletés, glace, neige, eau et autres impuretés. Le nettoyeur 26 convientici pour les petits pneus ou les pneus de type tourisme. Lorsque des pneus detaille plus grosse sont traités, un système de bypass (non montré) permetd'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 pneusde souillures par des liquides inflammables. Le fonctionnement de la lignedevient aussi plus robuste car les pneus entrant ne transportent pas depolluants comme, par exemple, des pierres.

On appréciera que l’intégration du nettoyeur à la ligne de production a le grandavantage d’ouvrir le recyclage aux pneus hors des circuits classiques (dépôtsclandestins, silos agricoles) - généralement exclus de la granulation.

Un convoyeur 28 achemine les pneus depuis le nettoyeur 26 vers la station debroyage 14 des pneus. La station de broyage 14 comprend un pré-broyeur30pour réduire les pneus en copeaux de grande taille. Tout type de pré-broyeurapproprié peut être utilisé, notamment du type Super Chopper, de préférence àdeux rotors. Il est prévu un modulateur (non montré) de vitesse en fonction desmatériaux entrants.

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

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

En sortie du pré-broyeur 30, les copeaux sont transportés successivement parun 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. Lesdimensions trop grandes retournent vers le pré-broyeur 30, via deuxconvoyeurs 44 et 40. A la sortie du crible 42 la matière passe sur convoyeur d’alimentation 48 et àtravers un séparateur électromagnétique sur bande 46 pour le dé-ferraillage dubroyât de caoutchouc. Ce système permet de nettoyer les fibres d'acier encoreprésentes dans le broyât. Une fois nettoyé, l’acier est extrait par desconvoyeurs 54, 56.

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

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

Les deux broyeur 62 sont des machines de type coupeurs polyvalent (ou ananglais « multipurpose rasper »), mais tout type de broyeur approprié peut êtreutilisé. A cet endroit de la ligne, les broyeurs assurent le broyage desmatériaux. Par comparaison au pré-broyage effectué précédemment par lessuper choppers 30, le broyage permet d'obtenir des broyats de relativementgrande taille mais qui constituent déjà une matière première réutilisable,notamment dans le domaine du bâtiment, et en particulier servant de sousbassement, ou encore pour des routes ou bâtiments. Les broyeurs 62 peuventêtre équipés de moteurs électriques ou hydrauliques.

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

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

Le métal produit ici est de bonne qualité. Il peut être acheminé vers lesconteneurs pour livraison en vrac ou en briquette, par exemple, à destinationdes aciéristes intéressés par ce produit. A ce stade, le broyât est de petite taille (environ 25 mm jusque 18 mm). Untransfert à vis 68, pivotant, achemine le broyât vers la station de granulation 16.

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

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

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

Un premier broyeur finisseur, aussi appelé premier granulateur 72 permet deréduire la taille des broyats. Le granulat sortant est, par exemple, inférieur à 10mm. 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 unsystème 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 séparateursélectromagnétiques sur bande 80, pour un nouveau dé ferraillage. En général, ilne reste presque plus d’acier à ce stade-ci, puisqu’il a déjà été enlevé engrande partie dans les étapes précédentes. En revanche il peut resterbeaucoup de filaments d’acier fin qui doivent être séparés du caoutchouc.

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

En sortie du deuxième granulateur 82, un transport pneumatique de granulat84, transporte le granulat vers une nouvelle table de tri 86, similaire à la tablede 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 latable 86.

Le granulat passe alors sur un convoyeur déchargeur vibrant 90 puis untransfert pneumatique 92 jusqu'à un aspirateur 94. Dans l'aspirateur 94, lamatière passe dans un flux d’air et le textile est aspiré. L'aspirateur est conçupour séparer le textile du granulat de caoutchouc et trier la fraction decaoutchouc en trois tailles. La granulométrie produite peut être modifiéesimplement en changeant de grilles et de tamis dans les granulateurs et/oudans l'aspirateur. On peut obtenir une branche qui produit un type de granulatdifférent d'une autre branche. A ce stade, on a un granulat qui est libéréd'environ 99,9% de textile et d'acier.

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

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

Les fractions plus grossières sont envoyées vers une station de micronisation17. La station de micronisation 17 comprend un broyeur microniseur 106 (voirpar exemple la société Lleal s.a., Barcelone, Espagne). Les particulesatteignent 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 106sert pour la production de poudrette dont les dimensions produites sont del’ordre d'environ 0,8 mm jusqu’à 10 microns.

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

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

Dans la station de conditionnement 18, les matériaux sont conditionnés dansdes stations big-bags 124, 126, 128 comprenant chacune une unité de pesageavant 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 àvis 118.

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

Claims (9)

1. Installation de valorisation de pneus usagés, l'installation (10) comprenantune ligne de production avec une pluralité de stations connectées en sérieet comprenant au moins : une station de préparation (12) pour la préparation et la régulation del’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 séparationdes matériaux, comprenant au moins un broyeur (62) ; une station de granulation (16) destiné à changer le broyât en particulesplus fines ou granulats, comprenant au moins un granulateur (72) ; et préférablement une station de conditionnement (18) pour leconditionnement des produits, comprenant des moyens deconditionnement (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 notammentles 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 stationde broyage (14) produit des copeaux d’une dimension entre 18 mm et25 mm.

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

5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes,comprenant en outre une station de micronisation (17) pour réduire lataille du granulat, la station de micronisation (17) comprend au moins unbroyeur microniseur (106).

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

7. Installation selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle le broyeurmicroniseur (106) produit de la poudrette d'une dimension d'environ0,8 mm jusqu’à 10 microns.

8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentecomprenant 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 unitésd'extinction automatiques d'étincelles avec des buses de vaporisation.