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WO1994000252A1 - Procede et machine pour compacter des dechets contenant des matieres thermoplastiques - Google Patents

Procede et machine pour compacter des dechets contenant des matieres thermoplastiques Download PDF

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Publication number
WO1994000252A1
WO1994000252A1 PCT/FR1993/000638 FR9300638W WO9400252A1 WO 1994000252 A1 WO1994000252 A1 WO 1994000252A1 FR 9300638 W FR9300638 W FR 9300638W WO 9400252 A1 WO9400252 A1 WO 9400252A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tank
waste
mixer
axis
heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR1993/000638
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Allemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Atelier De Constructions Electriques Du Sundgau Sarl
Original Assignee
Atelier De Constructions Electriques Du Sundgau Sarl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atelier De Constructions Electriques Du Sundgau Sarl filed Critical Atelier De Constructions Electriques Du Sundgau Sarl
Publication of WO1994000252A1 publication Critical patent/WO1994000252A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
    • B29B13/10—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by grinding, e.g. by triturating; by sieving; by filtering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
    • B09B3/32—Compressing or compacting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
    • B29B17/0026—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics by agglomeration or compacting
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/008—Apparatus specially adapted for mixing or disposing radioactively contamined material
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/301—Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/307—Processing by fixation in stable solid media in polymeric matrix, e.g. resins, tars
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/308—Processing by melting the waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the present invention relates to a process for compacting waste containing thermoplastic materials, in particular waste in the form of flexible films or sheets, this process comprising a mixing and heating step in a tank equipped with an eccentric rotary mixer, to soften the thermoplastics for packaging in a compact form.
  • the invention also relates to a compacting machine for implementing this process, this machine comprising a tank of substantially circular section with vertical or inclined axis, provided with an inner peripheral wall, with a filling orifice for waste and a discharge orifice, a mixer with a parallel axis and eccentric with respect to the axis of the tank and heating means associated with said tank.
  • thermoplastics More and more people are trying to recover used thermoplastics in order to recycle them into new products. However, there are many cases where such recovery is not economically possible, for example if the materials are too polluted or altered to be reused, or if they are mixed with other materials and sorting would be too expensive. Waste of this kind must then be packaged in containers for transport and / or storage. This generally requires compaction, since the waste has a very low bulk density which results in excessive volume and too many containers.
  • thermoplastic materials A typical example of waste containing thermoplastic materials is the case of waste resulting from maintenance operations in the nuclear industry.
  • This waste is mainly composed of bags or protective clothing in vinyl, boots, various PVC films, mixed with textile articles or cellulosic materials such as paper, cardboard, cotton etc, as well as wood waste, glass wool.
  • This waste is likely to present a certain radioactivity and must be sorted according to its class of activity.
  • Weakly radioactive residues, for example having an activity of less than 200 mrem, are generally packaged in metal drums for storage.
  • the quantities of waste thus produced are relatively large and the problem of storage volume is often difficult to solve. This is why this waste is subjected to compaction which ultimately makes it possible to obtain a higher density inside the barrels.
  • thermoplastic materials using a melting or softening of these materials, offer compacting possibilities up to a density of 0.8 to 0.9 t / m2.
  • Such a compacting device is described in publication FR-A-2 429 665.
  • This device uses an eccentric roller press which grinds the previously shredded waste, then discharges it through an outlet orifice close to the inlet orifice, using a scraper.
  • a preparation of the waste before grinding is necessary and the evacuation of this waste after grinding is often done in an unsatisfactory manner in particular because of the risk of jamming.
  • the axis of the discharge orifice is located in a horizontal plane which does not promote a natural evacuation of said waste.
  • the subject of the present invention is a method and a machine of the kind indicated in the preamble, making it possible to achieve a greater degree of compaction of the waste, than the aforementioned known methods, with simple means, usable easily even if the waste is slightly radioactive. and very reliable.
  • the method according to the invention is characterized in that the waste is heated during the mixing at a temperature between 60 ° C and 100 ° C for a period necessary for their softening, and in that the 'this fluidized waste is removed, during the kneading-heating phase, by gravitational flow in a container placed under said tank.
  • a mixing of the waste is carried out simultaneously, having the effect of crushing the solid elements which they contain and of compressing them to eliminate voids, and a heating which softens or melts the thermoplastic materials, which are kneaded by the mixing and which therefore tend to fill the voids still remaining in the mass.
  • This heated mass becomes fluid and can then be packaged at a maximum density, in particular be poured into a container.
  • a vibration is applied to said container while it receives the waste.
  • thermo-mechanical compacting machine for waste containing thermoplastic materials, characterized in that the machine includes heating means for heating the waste during mixing. for a time necessary for their softening, in that the tank has a substantially cylindrical upper part provided with a filling orifice and extended at its lower part by a frustoconical sector provided with an evacuation orifice, in that the mixer has a part cylindrical upper part and a frustoconical lower part arranged in such a way that the walls of this mixer roll on the corresponding internal walls of the tank, crushing and kneading said waste in the space between the walls of the mixer and those of the tank, and that the machine comprises receiving means arranged below the discharge orifice to receive by gravity the hot fluidized waste leaving the tank during the mixing-heating phase.
  • a preferred embodiment of the machine comprises orbital displacement means producing a circular displacement of the axis of the mixer around the axis of the tank during the rotation of the mixer.
  • Another embodiment of the machine may include orbital displacement means producing a circular displacement of the axis of the tank around the axis of the mixer during the rotation of the mixer.
  • the mixer can advantageously be supported by a console movable in translation parallel to the axis of the tank and supporting the means for driving the mixer in rotation.
  • said peripheral wall of the tank is metallic and said heating means are of the induction type.
  • the tank is movable in translation parallel to its axis.
  • the receiving means may include a heating shell arranged to contain a removable barrel below the drain opening of the tank.
  • the heating shell comprises an induction heating, the removable barrel being a metallic barrel.
  • This heating shell can be movable horizontally between a working position where the barrel is located below the tank and a loading position where the barrel can be introduced and / or removed over the shell.
  • the barrel can rest on a vibrating device provided in the bottom of the shell.
  • FIG. 1 is a diagrammatic elevation view showing the compacting machine in a high position
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, showing the compacting machine in a working position
  • FIG. 3 is a view similar to FIGS. 1 and 2, showing the compacting machine in a rest position with minimal bulk,
  • FIG. 4 is a schematic view illustrating the operation of the machine in its working position
  • Figure 5 is a plan view of a part of the machine, illustrating the kinematics and the drive means of the mixer.
  • thermo-mechanical compacting machine mainly comprises the following sub-assemblies: a frame 1; an induction furnace 2 comprising a metal tank 3 provided with a feed hopper or filling orifice 4 and with a lower evacuation orifice 5, the tank 3 having a vertical axis 6; a mixer 7 rotating about a vertical axis 8 eccentric with respect to the axis 6 of the tank; a preheating shell 9 for a metal drum 10 intended to contain the compacted waste; and a set of controls 11 ensuring the overall operation of the machine.
  • the mixer 7 is suspended from a bracket comprising a telescopic drum 12 and a console 13 which contains the drive means of the mixer 7 and which can go up or down with the mixer.
  • the oven 2 is also movable in vertical translation along the barrel 12, as will be described later.
  • the preheating shell 9 is movable horizontally between its working position of FIG. 2, below the oven 2, and one or more loading positions where the barrel 10 can be extracted upwards and replaced by an empty barrel .
  • FIGS 4 and 5 show in more detail the main elements of the tank 3 of the induction furnace and the mixer 7 working in this tank.
  • the tank 3 comprises a peripheral wall 20 of steel comprising a cylindrical part 20a and a frustoconical lower part 20b ending in a discharge orifice 21.
  • the wall 20 and the orifice 21 are centered on the axis 6 of the tank and are surrounded by an induction heater 22 which allows the wall 20 to be heated to a well-determined temperature.
  • the control, supply and regulation members of such a device are well known; they are housed in the control unit 11.
  • the rotary mixer 7 of circular section is driven in rotation about its axis 8 eccentric relative to the tank 20, while the axis 8 of the mixer describes a circle around the axis 6 of the tank.
  • part of the peripheral surface of the mixer 7 is located near the peripheral wall 20 of the tank, in a mixing and crushing zone 23 where the interval between these two walls is very reduced.
  • the surface of the mixer 7 comprises a cylindrical part 7a and a frustoconical part 7b whose vertical profiles correspond respectively to those of the parts 20a and 20b of the wall of the tank.
  • the wall of the mixer has a frustoconical part 7c flared downwards and forming an inlet bias 24 for the materials to be ground.
  • the mixer 7 may consist of compacting rollers fixed on a vertical shaft mounted in cantilever in the console 13.
  • Figure 5 schematically shows the. kinematics of the mixer 7, seen from above, relative to the position of the axis 6 and of the wall 20 of the tank.
  • the mixer and its drive members are supported by a structure of the console 13 comprising two parallel arms 26 and a horizontal base plate 27 fixed to the arm 26.
  • the shaft 25 of the mixer is rotated in the direction indicated by the arrow A by means of a first motor 28 and a floating reduction gear 29.
  • the latter is provided with an arm 30 connected to the base plate 27 by a link 31 provided with articulations 32 and 33, which allows the reduction gear 29 to follow the displacement of the eccentric axis 8 around the axis 6.
  • This displacement is produced by means of 'a ring gear 34 driven in the direction of arrow B by a second motor 35 by means of a fixed reduction gear 36.
  • the mixer 7 performs, inside the stationary tank, an orbital movement during from which the grinding zone moves all around the tank.
  • the speed of rotation of the mixer in the direction of arrow A is slightly greater than the speed resulting from its movement in the direction of arrow B, so that the kneaded and crushed materials are subjected to shearing.
  • the machine works as follows.
  • the receiving barrel 10 for example an ordinary 200 liter steel barrel, is inserted vertically into the induction preheating shell 9, where it is brought to a temperature of the order of 60 to 90 ° C.
  • the main purpose of this preheating is to maintain the future contents of the barrel at a temperature where the thermoplastics are viscous. For example, for materials based on vinyl, this temperature is between 60 and 90 ° C.
  • the barrel 10 is then brought under the oven 2 placed in the working position of FIG. 2.
  • the waste sorted beforehand and packed in bags, is introduced into the hopper 4 for loading the oven, the wall 20 of which is heated to a temperature equal to or greater than the softening point of the thermoplastics contained in the waste, that is to say generally say between 60 and 100 ° C.
  • the rotary and orbital movement of the mixer 7 catches the waste, crushes it against the heated wall 20 and ensures its compaction as explained above, while the waste gradually descends by gravity to the orifice discharge 21 to fall into a pasty state in the barrel 10.
  • the barrel rests on a vibrating device at the bottom of the shell 9, which ensures the distribution of the pasty mass in the barrel and the elimination of bubbles gases that could be there.
  • the upper edges of the barrel 10 can be connected to the discharge orifice 21 of the tank by a flexible sleeve (not shown) allowing recovery of any emanation of gas or dust, in particular in the case of treatment of products. slightly radioactive.
  • thermoplastic materials for example PVC, polyethylene, elastomers, etc.
  • PVC polyethylene, elastomers, etc.
  • non-thermoplastic materials such as glass or cellulosic materials (paper, blotters, rags, cardboard, wood, textiles, various fibers, etc.) including ground materials are trapped in the matrix of molten thermoplastic material.
  • the present invention is not limited to the example Supere embodiment described above, but it extends to any modification or variant obvious to a person skilled in the art.
  • the stationary position of the tank 3 of the oven 2 during work makes it possible to close this tank by a cover 40 (FIG. 2) fixed to the console 13, to avoid any dissemination of polluting products liable to be released. during heating and mixing. If such a risk is not to be feared, a mechanically simpler variant can be provided, in which the mixer 7 does not have an orbital movement, its axis 8 being fixed, while it is the axis 6 of the tank which performs a circular movement around the axis of the mixer.

Landscapes

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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)

Abstract

L'invention a pour but de compacter des déchets industriels contenant des matières thermoplastiques, éventuellement mélangées à d'autres matières solides, en vue de les conditionner sous une forme peu volumineuse, notamment dans des fûts. La machine comporte un four à induction (2) dans la cuve duquel tourne un malaxeur excentrique (7) qui malaxe, écrase et broie les déchets pendant qu'ils sont chauffés dans la cuve. Les matières solides broyées sont enrobées dans les matières thermoplastiques fondues ou ramollies. La masse ramollie s'écoule par un orifice inférieur du four dans un fût (10) placé dans une coquille de préchauffage (9). Le fût peut être soumis à une vibration. Application au traitement de tout déchet contenant des matières thermoplastiques, notamment des déchets faiblement radioactifs tels que des équipements de protection dans les installations nucléaires.

Description

PROCEDE ET MACHINE POUR COMPACTER DES DECHETS CONTENANT DES MATIERES THERMOPLASTIQUES
La présente invention concerne un procédé pour compacter des déchets contenant des matières thermoplastiques , notamment des déchets sous forme de films ou feuilles souples , ce procédé comprenant une étape de malaxage et de chauffage dans une cuve équipée d'un malaxeur rotatif excentré, pour ramollir les matières thermoplastiques en vue de leur conditionnement sous une forme compacte.
L'invention concerne également une machine de compactage pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette machine comportant une cuve de section sensiblement circulaire à axe vertical ou incliné, pourvue d' une paroi périphérique intérieure, d' un orifice de remplissage pour les déchets et d'un orifice d'évacuation, un malaxeur à axe parallèle et excentré par rapport à l'axe de la cuve et des moyens de chauffage associés à ladite cuve.
On essaie de plus en plus de récupérer les matières thermoplastiques usagées en vue de les recycler dans de nouveaux produits . Toutefois il y a de nombreux cas où une telle récupération n'est pas possible économiquement, par exemple si les matières sont trop polluées ou altérées pour être réutilisées , ou si elles sont mélangées à d'autres matières et que le tri serait trop coûteux . Les déchets de ce genre doivent alors être conditionnés dans des récipients en vue de leur transport et/ou de leur stockage. Ceci nécessite généralement un compactage, car les déchets ont une densité en vrac très faible qui entraîne un volume excessif et un trop grand nombre de récipients .
Un exemple typique de déchets contenant des matières thermoplastiques est le cas des déchets résultant d'opérations de maintenance dans l'industrie nucléaire . Ces déchets som principalement composés de sacs ou d'habits de protection en vynil , de bottes , de films divers en PVC , mélangés à des articles textiles ou en matières cellulosiques telles que le papier , le carton , le coton etc , ainsi que des déchets de bois , de laine de verre . Ces déchets sont susceptibles de présenter une certaine radioactivité et doivent être triés en fonction de leur classe d'activité. Les résidus faiblement radioactifs , ayant par exemple une activité inférieure à 200 mrem, sont généralement conditionnés dans des fûts métalliques en vue de leur stockage. Les quantités de déchets ainsi produites sont relativement importantes et le problème du volume de stockage est souvent difficile à résoudre. C' est pourquoi on soumet ces déchets à un compactage permettant, en définitive, d'obtenir une densité plus élevée à l'intérieur des fûts .
A ce jour, les procédés suivants sont exploités industriellement, mais leurs performances sont encore insuffisantes :
- les procédés de déchiquetage permettent d'atteindre des densités comprises entre 0, 3 et 0, 5 t/m2, ce sont les procédés en vigueur actuellement pour le compactage des déchets faiblement radioactifs ;
- les procédés de compactage de matières thermoplastiques les plus performants , utilisant une fusion ou un ramollissement de ces matières , offrent des possibilités de compactage allant jusqu'à une densité de 0,8 à 0, 9 t/m2.
Un tel dispositif de compactage est décrit dans la publication FR-A-2 429 665. Ce dispositif utilise une presse à rouleau excentré qui broie les déchets préalablement déchiquetés , puis les évacue par un orifice de sortie proche de l'orifice d'entrée, à l'aide d' un racloir. Dans ce dispositif , une préparation des déchets avant broyage est nécessaire et l'évacuation de ces déchets après broyage se fait souvent de façon non satisfaisante notamment à cause du risque de bourrage. En effet , l'axe de l'orifice d' évacuation est situé dans un plan horizontal ce qui ne favorise pas une évacuation naturelle desdits déchets . La présente invention a pour objet un procédé et une machine du genre indiqué en préambule, permettant d'atteindre un plus grand degré de compactage des , déchets que les procédés connus susmentionnés , avec des moyens simples , utilisables aisément même si les déchets sont légèrement radioactifs et très fiables .
Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on chauffe les déchets au cours du malaxage à une température comprise entre 60°C et 100°C pendant une durée nécessaire à leur ramollissement , et en ce que l'on évacue ces déchets fluidifiés , pendant la phase de malaxage-chauffage, par écoulement gravitationnel dans un récipient disposé sous ladite cuve .
Ainsi, on effectue simultanément un malaxage des déchets , ayant pour effet d'écraser les éléments solides qu'ils contiennent et de les comprimer pour éliminer des vides , et un chauffage qui ramollit ou fait fondre les matières thermoplastiques , qui sont pétries par le malaxage et qui tendent donc à remplir les vides subsistant encore dans la masse. Cette masse chauffée se fluidifie et peut alors être conditionnée sous une densité maximale, notamment être coulée dans un récipient.
Dans une forme avantageuse du procédé, on applique une vibration audit récipient pendant qu'il reçoit les déchets .
Pour la mise en oeuvre de ce procédé, un autre aspect de l'invention concerne une machine de compactage thermo-mécanique de déchets contenant des matières thermoplastiques , caractérisée en ce que la machine comporte des moyens de chauffage pour chauffer les déchets au cours du malaxage pendant une durée nécessaire à leur ramollissement, en ce que la cuve comporte une partie supérieure sensiblement cylindrique pourvue d' un orifice de remplissage et prolongée à sa partie inférieure par un secteur tronconique pourvu d' un orifice d'évacuation, en ce que le malaxeur comporte une partie supérieure cylindrique et une partie inférieure tronconique agencées de telle manière que les parois de ce malaxeur roulent sur les parois intérieures correspondantes de la cuve en écrasant et malaxant lesdits déchets dans l' espace situé entre les parois du malaxeur et celles de la cuve , et en ce que la machine comporte des moyens de réception disposés en dessous de l' orifice d' évacuation pour recevoir par gravitation les déchets fluidifiés à chaud sortant de la cuve pendant la phase de malaxage-chauffage .
Une forme de réalisation préférée de la machine comporte des moyens de déplacement orbital produisant un déplacement circulaire de l' axe du malaxeur autour de l' axe de la cuve pendant la rotation du malaxeur .
Une autre forme de réalisation de la machine peut comporter des moyens de déplacement orbital produisant un déplacement circulaire de l' axe de la cuve autour de l' axe du malaxeur pendant la rotation du malaxeur .
Le malaxeur peut avantageusement être supporté par une console mobile en translation parallèlement à l'axe de la cuve et supportant les moyens d' entraînement en rotation du malaxeur .
De préférence , ladite paroi périphérique de la cuve est métallique et lesdits moyens de chauffage sont du type à induction .
Dans une forme de réalisation particulière , la cuve est mobile en translation parallèlement à son axe . Les moyens de réception peuvent comporter une coquille chauffante agencée pour contenir un fût amovible en dessous de l' orifice d' évacuation de la cuve . De préférence la coquille chauffante comporte un chauffage à induction , le fût amovible étant un fût métallique . Cette coquille chauffante peut être mobile horizontalement entre une position de travail où le fût se trouve en dessous de la cuve et une position de chargement où le fût peut être introduit et/ou évacué par dessus la coquille . Le fût peut reposer sur un dispositif vibrant prévu dans le fond de la coquille .
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description suivante d' une forme de réalisation d' une machine de compactage selon l'invention, en référence aux dessins annexés , dans lesquels :
la figure 1 est une vue schématique en élévation représentant la machine de compactage dans une position haute,
la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 , montrant la machine de compactage dans une position de travail,
- la figure 3 est une vue analogue aux figures 1 et 2, montrant la machine de compactage dans une position de repos à encombrement minimal ,
la figure 4 est une vue schématique illustrant le fonctionnement de la machine dans sa position de travail et,
la figure 5 est une vue en plan d'une partie de la machine, illustrant la cinématique et les moyens d'entraînement du malaxeur.
En référence aux figures 1 à 3 , la machine de compactage thermo¬ mécanique comprend principalement les sous-ensembles suivants : un bâti 1 ; un four à induction 2 comprenant une cuve métallique 3 pourvue d' une trémie d'alimentation ou orifice de remplissage 4 et d' un orifice inférieur d'évacuation 5, la cuve 3 ayant un axe vertical 6 ; un malaxeur 7 tournant autour d'un axe vertical 8 excentrique par rapport à l'axe 6 de la cuve ; une coquille de préchauffage 9 pour un fût métallique 10 destiné à contenir les déchets compactés ; et un ensemble de commandes 11 assurant le fonctionnement d' ensemble de la machine. Le malaxeur 7 est suspendu à une potence comprenant un fût télescopique 12 et une console 13 qui contient les moyens d'entraînement du malaxeur 7 et qui peut monter ou descendre avec le malaxeur. Dans cet exemple , le four 2 est également mobile en translation verticale le long du fût 12, comme on le décrira plus loin. La coquille de préchauffage 9 est mobile horizontalement entre sa position de travail de la figure 2, en dessous du four 2, et une ou plusieurs positions de chargement où l'on peut extraire le fût 10 vers le haut et le remplacer par un fût vide.
Les figures 4 et 5 montrent plus en détail les principaux éléments de la cuve 3 du four à induction et du malaxeur 7 travaillant dans cette cuve. La cuve 3 comporte une paroi périphérique 20 en acier comprenant une partie cylindrique 20a et une partie inférieure tronconique 20b se terminant par un orifice d'évacuation 21. La paroi 20 et l'orifice 21 sont centrés sur l'axe 6 de la cuve et sont entourés par un dispositif de chauffage à induction 22 qui permet de chauffer la paroi 20 à une température bien déterminée. Les organes de commande, d'alimentation et de régulation d'un tel dispositif sont bien connus ; ils sont logés dans l'ensemble de commande 11.
Le malaxeur rotatif 7 de section circulaire est entraîné en rotation autour de son axe 8 excentrique par rapport à la cuve 20, pendant que l'axe 8 du malaxeur décrit un cercle autour de l'axe 6 de la cuve. Ainsi, une partie de la surface périphérique du malaxeur 7 se trouve près de la paroi périphérique 20 de la cuve , dans une zone de malaxage et d'écrasement 23 où l'intervalle entre ces deux parois est très réduit. A cet effet, la surface du malaxeur 7 comprend une partie cylindrique 7a et une partie tronconique 7b dont les profils verticaux correspondent respectivement à ceux des parties 20a et 20b de la paroi de la cuve. Au-dessus de la partie cylindrique 7a, la paroi du malaxeur présente une partie tronconique 7c évasée vers le bas et formant un biais d'entrée 24 pour les matières à broyer . Le malaxeur 7 peut être constitué de galets de compactage fixés sur un arbre vertical monté en porte-à-faux dans la console 13. La figure 5 montre schématiquement la. cinématique du malaxeur 7 , vue du dessus , par rapport à la position de l'axe 6 et de la paroi 20 de la cuve. Le malaxeur et ses organes d' entraînement sont supportés par une structure de la console 13 comprenant deux bras parallèles 26 et une plaque de base horizontale 27 fixée au bras 26.
L'arbre 25 du malaxeur est entraîné en rotation dans le sens indiqué par la flèche A au moyen d' un premier moteur 28 et d'un réducteur flottant 29. Pour qu'il ne tourne pas , ce dernier est pourvu d'un bras 30 relié à la plaque de base 27 par une biellette 31 pourvue d'articulations 32 et 33 , ce qui permet au réducteur 29 de suivre le déplacement de l'axe excentrique 8 autour de l'axe 6. Ce déplacement est produit au moyen d' une couronne dentée 34 entraînée dans le sens de la flèche B par un second moteur 35 par l' entremise d' un réducteur fixe 36. Ainsi, le malaxeur 7 effectue, à l'intérieur de la cuve stationnaire , un mouvement orbital au cours duquel la zone de broyage se déplace tout autour de la cuve. De préférence, la vitesse de rotation du malaxeur dans le sens de flèche A est légèrement supérieure à la vitesse résultant de son déplacement dans le sens de la flèche B , afin que les matières malaxées et écrasées soient soumises à un cisaillement.
La machine fonctionne de la manière suivante. Le fût récepteur 10, par exemple un fût ordinaire de 200 litres en acier, est inséré verticalement dans la coquille de préchauffage à induction 9 , où il est porté à une température de l'ordre de 60 à 90° C . Ce préchauffage a pour but principal de maintenir le futur contenu du fût à une température où les matières thermoplastiques sont visqueuses . Par exemple, pour les matières à base de vynil, cette température est comprise entre 60 et 90°C . Le fût 10 est ensuite amené sous le four 2 mis dans la position de travail de la figure 2.
Les déchets préalablement triés et emballés dans des sacs sont indroduits dans la trémie 4 de chargement du four, dont la paroi 20 est chauffée à une température égale ou supérieure au point de ramollissement des matières thermoplastiques contenues dans les déchets , c' est-à-dire généralement entre 60 et 100°C . Dans la cuve 3, le mouvement rotatif et orbital du malaxeur 7 happe les déchets , les écrase contre la paroi chauffée 20 et assure leur compactage comme on l'a expliqué plus haut, tandis que les déchets descendent progressivement par gravité jusqu'à l'orifice d'évacuation 21 pour tomber à l'état pâteux dans le fût 10. De préférence, le fût repose sur un dispositif vibrant au fond de la coquille 9 , ce qui assure la répartition de la masse pâteuse dans le fût et l'élimination des bulles de gaz qui pourraient s'y trouver. On notera que les bords supérieurs du fût 10 peuvent être raccordés à l'orifice d'évacuation 21 de la cuve par un manchon souple (non représenté) permettant une récupération de toute émanation de gaz ou de poussière, notamment en cas de traitement de produits légèrement radioactifs .
Ainsi, on remarque que la machine selon l'invention combine l' utilisation de deux méthodes de traitement des déchets :
une fusion ou un ramollissement de tous les déchets à base de matières thermoplastique (par exemple PVC , polyéthylène , élastomères , etc) ce qui permet de réduire ces matières sous la forme d'une galette dont la densité est proche de la densité des matières elles-mêmes , généralement de 1 ,3 à 1 ,5 t/m3 ;
un malaxage et un broyage de l' ensemble des composants des déchets et en particulier des matières non thermoplastiques , telles que le verre ou les matières cellulosiques (papiers , buvards , chiffons , cartons , bois , textiles , fibres diverses , etc) dont les broyats se retrouvent emprisonnés dans la matrice en matière thermoplastique fondue.
En conséquence, il est possible d'obtenir un remplissage complet du fût 10, avec une masse dont la densité peut être de l'ordre de 1 , 3 à 1 ,5 t/m3, c'est-à-dire environ quatre fois plus élevée que la densité obtenue avec des procédés usuels .
La présente invention n'est pas limitée à l' exemple άe réalisation décrit ci-dessus , mais elle s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. En particulier, on notera que la position stationnaire de la cuve 3 du four 2 pendant le travail permet d'obturer cette cuve par un couvercle 40 (figure 2) fixé à la console 13, pour éviter toute dissémination de produits polluants susceptibles de se dégager lors du chauffage et du malaxage. Si un tel risque n'est pas à craindre, on peut prévoir une variante mécaniquement plus simple, dans laquelle le malaxeur 7 n'a pas de mouvement orbital, son axe 8 étant fixe, tandis que c'est l'axe 6 de la cuve qui effectue un déplacement circulaire autour de l'axe du malaxeur. Bien d'autres formes de réalisations particulières de la machine peuvent être prévues en fonction des applications spécifiques , notamment pour extruder à travers une filière la masse pâteuse en sortie du four, par exemple pour en faire des éléments profilés ou des granulés . Dans tous les cas , la combinaison du malaxage et du chauffage permet de traiter les déchets à des températures nettement inférieures à celles qui sont nécessaires pour une simple fusion.

Claims

Revendications
1 . Procédé pour compacter des déchets contenant des matières thermoplastiques , notamment des déchets sous forme de films ou feuilles souples , ce procédé comprenant une étape de malaxage et de chauffage dans une cuve équipée d' un malaxeur rotatif excentré , caractérisé en ce que l' on chauffe ces déchets au cours du malaxage à une température comprise entre 6θ°C et 100°C pendant une durée nécessaire à leur ramollissement , et en ce que l' on évacue ces déchets fluidifiés pendant la phase de malaxage-chauffage , par écoulement gravitationnel dans un récipient disposé sous ladite cuve .
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu' on applique une vibration audit récipient pendant qu' il reçoit les déchets .
3. Machine de compactage thermomécanique de déchets contenant des matières thermoplastiques , pour la mise en oeuvre du procédé , selon la revendication 1 , cette machine comportant une cuve (3) de section sensiblement circulaire à axe vertical (6) ou incliné , pourvue d' une paroi périphérique intérieure (20) , d' un orifice de remplissage (4) pour les déchets et d' un orifice d' évacuation (21 ) , un malaxeur (7 ) à axe parallèle et excentré par rapport à l'axe de la cuve et des moyens de chauffage associés à ladite cuve , caractérisé en ce que la machine comporte des moyens de chauffage (22) pour chauffer les déchets au cours du malaxage pendant une durée nécessaire à leur ramollissement , en ce que la cuve comporte une partie supérieure sensiblement cylindrique ( 20a) pourvue d' un orifice de remplissage (4) et prolongée à sa partie inférieure par un secteur tronconique (20b) pourvu d' un orifice d'évacuation (21) , en ce que le malaxeur (7) comporte une partie supérieure cylindrique (7a) et une partie inférieure tronconique (7b) agencées de telle manière que les parois de ce malaxeur roulent sur les parois intérieures ( 20) correspondantes de la cuve en écrasant et malaxant lesdits déchets dans l' espace situé entre les parois du malaxeur et celles de la cuve , et en ce que la machine comporte des moyens de réception ( 9. 10) disposés en dessous de l'orifice d' évacuation (21 ) pour recevoir par gravitation les déchets fluidifiés à chaud sortant de la cuve pendant la phase de malaxage-chauffage .
4. Machine selon la revendication 3 , caractérisée en ce qu' elle comporte des moyens de déplacement orbital produisant un déplacement circulaire de l'axe (8) du malaxeur autour de l'axe (6) de la cuve pendant la rotation du malaxeur (7) .
5 » Machine selon la revendication 3 , caractérisée en ce qu' elle comporte des moyens de déplacement orbital produisant un déplacement circulaire de l'axe (6) de la cuve autour de l'axe (8) du malaxeur pendant la rotation du malaxeur (7) .
6. Machine selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le malaxeur est supporté par une console ( 13) mobile en translation parallèlement à l' axe de la cuve et supportant les moyens d' entraînement en rotation du malaxeur .
7. Machine selon l' une des revendications 3 à 6 , caractérisée en ce que ladite paroi périphérique (20) de la cuve est métallique et en ce que lesdits moyens de chauffage (22) sont du type à induction.
8. Machine selon l' une des revendications 3 à 7 , caractérisée en ce que la cuve ( 3) est mobile en translation parallèlement à son axe .
9. Machine selon la revendication 3 , caractérisée en ce que les moyens de réception comportent une coquille chauffante (9) agencée pour contenir un fût amovible ( 10) en dessous de l' orifice d' évacuation de la cuve .
10. Machine selon la revendication 9 , caractérisée en ce que la coquille chauffante (9) comporte un chauffage à induction , le fût amovible ( 10) étant un fût métallique .
11. Machine selon les revendications 8 et 9 , caractérisée en ce que la coquille chauffante (9) est mobile horizontalement entre une position de travail où le fût ( 10) se trouve en dessous de la cuve (3) et une position de chargement où le fût peut être introduit et/ou évacué par dessus la coquille .
12. Machine selon l' une des revendications 9 à 11 , caractérisée en ce que le fût (10) repose sur un dispositif vibrant prévu dans le fond de la coquille (9) .
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