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EP4467241A1 - Procédé de séparation de particules à recycler - Google Patents

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Publication number
EP4467241A1
EP4467241A1 EP24176966.0A EP24176966A EP4467241A1 EP 4467241 A1 EP4467241 A1 EP 4467241A1 EP 24176966 A EP24176966 A EP 24176966A EP 4467241 A1 EP4467241 A1 EP 4467241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
base material
separation method
hydrocyclone
plate
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.)
Pending
Application number
EP24176966.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Claude Foullon
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of EP4467241A1 publication Critical patent/EP4467241A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B5/00—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating
    • B03B5/02—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation
    • B03B5/04—Washing granular, powdered or lumpy materials; Wet separating using shaken, pulsated or stirred beds as the principal means of separation on shaking tables
    • B03B5/06—Constructional details of shaking tables, e.g. riffling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
    • B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
    • B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
    • B03B9/061—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse the refuse being industrial
    • B03B9/065—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse the refuse being industrial the refuse being building rubble
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/02—Construction of inlets by which the vortex flow is generated, e.g. tangential admission, the fluid flow being forced to follow a downward path by spirally wound bulkheads, or with slightly downwardly-directed tangential admission
    • B04C5/04—Tangential inlets

Definitions

  • the present invention relates to a method for separating particles to be recycled.
  • the particles are, for example, derived from composite material grinding activities.
  • This arrangement is satisfactory in that it allows the recovery of raw materials such as metallic particles like copper and aluminum, and non-metallic particles made of various plastic materials.
  • non-metal materials resulting from separation contain a residual quantity of metals of between 3 and 7%.
  • the quantity of composite material less than 1 mm resulting from the recycling of copper cables is of the order of 14 to 18% of the volume of cable processed. In France, this ratio represents approximately 15,000 tonnes of composite waste, which corresponds to a deposit of approximately 950 tonnes of copper to be extracted from such waste.
  • Bulk density is the mass of a particle relative to the volume occupied by the particle, this volume including the volume made up of matter and the empty interstitial volume.
  • the base material may include metal particles and non-metal particles, and may come in several forms. It may be a shred, i.e. particles of different sizes resulting from the recycling by shredding of old electrical cables. This shred is also called plastic shot.
  • fines or suction dust or even filtration or settling sludge may be finer particles called fines or suction dust or even filtration or settling sludge. These particles are of a finer caliber but they are made up of the same mixture of metallic and non-metallic material.
  • the metal particles are copper or aluminum.
  • the non-metal particles mainly comprise plastic particles.
  • these plastic particles may comprise polyvinyl chloride or PVC, cross-linked polyethylene or PE R, high-density polyethylene or HDPE, low-density polyethylene or LDPE, elastomer, and some other organic waste.
  • these particles form a mixture of plastics having material densities of 0.85 to 1.7, and metals having material densities of between 2.7 and 9.
  • hydrocyclone is meant a device also known as a hydraulic classifier comprising a conical shaped container with an inlet at a high point at the widest part of the cone and an outlet at the low point at the tip of the cone.
  • the hydrocyclone is arranged so that the contents of the cone are rotated about a vertical axis which is also the axis of the cone.
  • the base material is mixed inside the cone with a quantity of water or an equivalent fluid. This mixing step is called "wetting".
  • the dense fraction of the base material extracted at the low point of the hydrocyclone is then subjected to two mechanical forces tending to move the particles differently according to their density and shape, that is to say according to their apparent density, when passing over the vibrating table.
  • the vibrating table can also be called an inclined water table.
  • the flow of water over the table carries the lighter particles to the lower location, while the heavier particles are essentially subject to gravity.
  • the heaviest particles, or those with the highest apparent density may be metallic particles.
  • the lightest particles, or those with the lowest apparent density may be non-metallic particles or polymers.
  • the side outlet may collect traces of non-metallic particles.
  • it may be a metal particle and a particle non-metallic particles solidly embedded in each other, or relatively dense non-metallic particles such as mineral materials also arriving at the side outlet.
  • relatively dense non-metallic particles such as mineral materials also arriving at the side outlet.
  • manufacturers add calcium carbonate powders to trap hydrocarbons present in certain cables.
  • the low location of the vibrating table may receive traces of metal particles, for example small particles which have been carried along by the flow of water.
  • This process allows for very efficient separation, the successive use of the hydrocyclone and the vibrating table allowing for excellent concentration of metal particles, particularly small ones (less than 800 ⁇ m).
  • this process is energy efficient, in the order of 225 KWh per tonne of raw material processed. Once the hydrocyclone and the vibrating table are in place, this process requires little human intervention because it is fully automatable.
  • a feedstock may be subjected to the process to separate particles according to their apparent densities.
  • the feed material may be transferred into the hydrocyclone through a feed hopper.
  • particles are conveyed using water or a solution with controlled density up to 1.35.
  • particles is used as a generic term to replace the formulation "metallic particles and/or non-metallic particles”.
  • the vibration of the plate allows, thanks to three main physical effects (spreading, stratification, displacement), the separation of particles and thus improves the precision of sorting between particles.
  • the vibrating motor is for example an unbalance motor.
  • the vibrating table comprises a support for the vibrating motor secured to the plate and arranged under the plate on a side opposite the side outlet.
  • the location of the vibrating motor determines the movement of particles with the highest apparent density. These move away from the vibrating motor and thus towards the side outlet.
  • the support has the shape of a plate having an end secured to the underside of the plate and extending at a determined angle relative to the direction of extension of the plate.
  • the other end of the support is connected by a post to the table.
  • This post of the vibrating table solidifies the structure and facilitates the movement of heavy particles towards the side outlet.
  • the angle between the motor support and the extension direction is between 30 and 45°.
  • the support is fixed to one end of the plate transversely to the extension direction.
  • the bracket has holes for mounting the vibration motor.
  • the plate extends over a length of between 1.2 and 1.6 m transversely to the extension direction.
  • the vibrating table consists of four block cylinders connecting it to the fixed structure. Each block cylinder is mounted under the tabletop slightly set back from a corresponding corner of the tabletop.
  • the vibrating table top has grooves and/or ribs extending transversely to the extension direction.
  • This arrangement facilitates the stratification and flow of particles with high apparent densities towards the side outlet.
  • the vibrating motor is arranged to vibrate the plate at a frequency between 40 and 70 Hz.
  • the determined frequency is between 50 and 65 Hz for material from cable shredding.
  • the slope of the plate extending in the direction of extension, has an angle of between 5 and 10° downwards relative to the horizontal plane.
  • the tray is inclined downward in a direction transverse to the direction of extension, from an edge of the tray comprising the side outlet to an opposite edge of the tray, at an angle of between 1 and 3° relative to a horizontal plane.
  • the sampling in the lowest zone of the hydrocyclone is carried out by an endless screw, and ideally associated with a lock.
  • This arrangement makes it possible to simplify and automate the collection of the dense fraction of the base material.
  • the auger is mounted in a conduit connecting the lowest zone of the hydrocyclone to the high location of the vibrating table or an intermediate tank capable of discharging the dense fraction of the base material at the high location of the vibrating table.
  • the hydrocyclone comprises a mixing device configured to homogenize the solution inside the conical-shaped container of the hydrocyclone.
  • the stirring device comprises two arms capable of setting the solution in motion inside the container.
  • the mixing device comprises two scrapers integral with the axis, located at the base of the cone, capable of facilitating the flow of the dense fraction towards the low extraction point.
  • the vibrating table includes a distributor capable of generating the flow of water, the distributor comprising an alignment of openings for producing a plurality of parallel water jets forming the flow of water.
  • This arrangement allows non-metallic particles to be efficiently directed to the lower location.
  • the alignment of openings is oriented along the direction of extension in the sense going from the low location to the high location.
  • the alignment of openings is shaped so that the water jets are introduced at the high location of the table to create a uniform water film whose flow is controlled by the outlet pressure of the water jets.
  • the water jets combined with the vibrations of the table allow all the particles present on the plate to be set in motion.
  • the intermediate tank is attached to the tray at the high location on the side opposite the side outlet transversely to the direction of extension.
  • the bottom of the intermediate tank is the tray, a slot being provided between the tray and a wall of the intermediate tank for the passage of the dense fraction.
  • a nozzle may be provided for projecting a curtain of pressurized water inside the intermediate tank, this nozzle being oriented towards the point of entry of the material into the tank, in order to facilitate its continuous exit.
  • the slot in the intermediate reservoir extends parallel to the direction of extension in order to generate a uniform and controlled exit of the dense fraction from the intermediate reservoir, transversely to the direction of extension.
  • the slot faces the distributor transversely to the direction of extension.
  • the flow of water gives the dense fraction a trajectory in the direction of extension down the slope of the tray.
  • the separation method comprises a step carried out during the step of extracting the dense fraction of the base material and consisting of pumping a light fraction of the base material into the hydrocyclone, the light fraction comprising particles floating or suspended in the hydrocyclone after wetting and centrifuging the base material.
  • the particles of the light fraction mainly comprise PER, HDPE and LDPE for a solution with a density close to one. Traces of other particles may also be present, in particular the smallest metallic particles and non-metallic particles.
  • the collected particles can be directly conveyed to a corresponding container, the water or equivalent fluid being recovered in a corresponding recovery tank.
  • the same principle can be used for particles collected at the lower location of the vibrating table, these particles can be stored in a corresponding container. This principle also works with particles collected at the side outlet of the vibrating table.
  • the light fraction is sieved by a first sieve, for example under a jet of clear water, in order to facilitate the separation of the residual metal particles of small sizes, the particles of sizes greater than a sieving size of the first sieve being arranged in a corresponding container intended for non-metallic particles of low density.
  • the sieving caliber is of the order of one or several hundred microns, for example between 100 and 300 ⁇ m.
  • the sieve used here is called a fine sieve.
  • the low density particles are mainly Polyethylene particles.
  • the portion coming from the low location of the table is sieved by a second sieve, for example under a jet of clear water, in order to facilitate the separation of the residual metal particles of small sizes, the particles of calibers greater than a sieving caliber of the second sieve being arranged in a corresponding container intended for non-metallic particles of medium density.
  • Medium density particles include all or part of the non-metallic particles mentioned above with the exception of HDPE and LDPE particles.
  • This arrangement allows the elimination of the smallest particles which may contain small metal particles, possibly aggregated with non-metallic particles.
  • the sieving caliber is of the order of one or several hundred microns, for example between 100 and 300 ⁇ m.
  • the step of arranging a base material is preceded by a step of sieving a raw material to obtain the base material, the sieving step consisting of eliminating particles of the raw material exceeding a determined size.
  • the separation process is intended for the separation and sorting of smaller particles, with larger particles being treated differently.
  • the raw material is first stored in an input silo, then transferred by a conveying system such as a worm screw to a sieve here called a coarse sieve.
  • the coarse screen can be a vibrating screen slightly inclined at a few degrees and driven by a vibratory movement in one or two dimensions.
  • Particles smaller than the intended size are collected by transfer to the hydrocyclone feed hopper or to an intermediate storage bin depending on the space available in the hydrocyclone.
  • One possibility is to choose a planned size smaller than 1.6 mm, i.e. any particle with a larger dimension is discarded to be treated in a different way.
  • This different treatment can be a crushing in order to correspond to the caliber lower than 1.6 mm or another type of sorting.
  • an electrostatic or eddy effect separator can be used to separate metallic particles from non-metallic particles.
  • the steps are repeated for several batches of base material.
  • each batch of base material comprises a remainder of the previous batch still present in the hydrocyclone and a supplement of base material.
  • the rotation speed of the hydrocyclone is adjusted according to the apparent density of the particles: the speed is slowed down for particles in the hydrocyclone which are of lower average density.
  • a method for separating particles to be recycled comprises the steps described below.
  • these are metal particles and non-metallic particles which may be derived from residual fractions from the recycling of electric cables.
  • a first step E1 consists of having a base material 1 comprising a plurality of metallic 2 and non-metallic 4 particles.
  • Each particle 2, 4 has its own apparent density.
  • the apparent density is a function of a shape and a density of matter of the particle 2, 4.
  • the apparent density is the mass of a particle relative to the volume occupied by the particle, said volume comprising the volume consisting of matter and the empty interstitial volume.
  • a second step E2 consists of extracting a dense fraction 3 from the base material 1.
  • the extraction is carried out by wetting and centrifuging the base material in a hydrocyclone 5, then by removing the dense fraction 3 by sampling at a low point 7 of the hydrocyclone 5.
  • a third step E3 consists in separating the particles of the highest apparent densities, that is to say for example comprising the metallic particles 2 and the particles of the lowest apparent densities, that is to say for example comprising the non-metallic particles 4 from the dense fraction 3 on a plate 29 of a vibrating table 9.
  • the dense fraction 3 of the base material 1 is arranged at a high location 11 of the plate 29.
  • the plate 29 has a slope extending in a direction of extension 13 from the high location 11 to a low location 15 of the plate 29.
  • the low location 15 is shaped to receive a less dense portion 6 of the particles of the dense fraction 3 of the lowest apparent densities, that is to say for example comprising the non-metallic particles 4.
  • a flow of water following the direction of extension 13 moves the less dense portion 6 following the slope of the plateau 29 towards the low location 15.
  • the vibrating table 9 comprises a lateral outlet 19 intended to collect another portion 8 of the particles of the dense fraction 3 of the highest apparent densities, that is to say for example comprising the metallic particles 2.
  • the other densest portion 8 is moved by vibration of the plate 29.
  • the base material 1 here comprises metal particles 2 and non-metallic particles 4 which can be in several forms. It can be a ground material, i.e. particles of different sizes resulting from a grinding treatment of electric cables. This ground material is also called plastic shot.
  • fines or suction dust or even filtration or settling sludge may be finer particles called fines or suction dust or even filtration or settling sludge. These particles are of a finer caliber but are also made up of a mixture of metallic and non-metallic matter.
  • the base material 1 may be derived from electric cables in which the conductor is a non-ferrous metal.
  • the metal particles 2 may thus be made of copper or aluminum.
  • the non-metallic particles 4 mainly comprise plastic particles.
  • the non-metallic particles 4 may comprise polyvinyl chloride or PVC, cross-linked polyethylene or PE R, high-density polyethylene or HDPE, low-density polyethylene or LDPE, elastomer, and some other organic waste.
  • hydrocyclone 5 is meant a device also known as a hydraulic classifier comprising a conical shaped container with an inlet at a high point 21 at the widest part of the cone and an outlet at the low point 7 at the tip of the cone.
  • the hydrocyclone 5 is arranged so that the contents of the cone are rotated about a vertical axis which is also the axis of the cone.
  • the base material 3 is mixed with a quantity of water 23 inside the cone. This mixing operation is called "wetting".
  • the hydrocyclone 5 comprises a stirring device configured to homogenize the interior of the container of the hydrocyclone 5.
  • the stirring device may for example comprise two arms capable of being set in motion inside the container.
  • a phenomenon of flotation of particles whose apparent density is less than 1 occurs.
  • an aggregate of the densest particles forms.
  • the dense fraction 3 taken at the low point 7 of the container corresponds to all or part of this aggregate.
  • the particles of intermediate densities concentrate above the aggregate on the periphery of the container or in movement in the volume of water.
  • the dense fraction 3 of the base material 1 taken is then subjected to two mechanical forces tending to move the particles differently according to their density and their shape, that is to say according to their apparent density when passing over the vibrating table.
  • the vibrating table can also be called an inclined water table.
  • the flow of water on the vibrating table 9 carries away the particles least subject to gravity, while the heavier particles are essentially subject to gravity.
  • the heaviest particles, or those with the highest apparent density are essentially metallic particles and the lightest or those with the lowest apparent density are essentially non-metallic or polymeric particles.
  • the side outlet 19 may collect traces of non-metallic particles.
  • these may be agglomerates comprising a metal particle and a non-metallic particle embedded in each other or relatively dense non-metallic particles 4.
  • the low location 15 can collect traces of metal particles 2, for example particles of reduced sizes which have been deflected by the flow of water on the vibrating table 9.
  • the base material 1 can be transferred into the hydrocyclone 5 by a feed hopper 25.
  • the particles are conveyed using water or other equivalent fluid.
  • particles may be used as a generic term to designate "metallic particles 2 and/or non-metallic particles 4".
  • the vibrating table 9 comprises a fixed structure 27 and the plate 29 mounted movably on the fixed structure 27.
  • the plate 29 has an edge extending over the periphery of the plate and delimiting the lower outlet and the lateral outlet 19.
  • the tray 29 is fixed to the fixed structure 27 so as to be inclined downwards from the high location 11 to the low location 15 at an angle a of between 5 and 10° relative to a horizontal plane.
  • the tray 29 may also be fixed to the fixed structure 27 so as to be inclined downward from the lateral location 19 to the opposite lateral edge of the tray at an angle of between 1 and 3° relative to a horizontal plane. This arrangement makes it possible to limit the quantity of water exiting through the lateral outlet 19.
  • the vibrating table 9 also includes a vibrating motor 31 configured to vibrate the plate 29.
  • the vibrating motor 31 is here an unbalance motor.
  • the vibrating table 9 comprises a support 32 for the vibrating motor 31 secured to the plate 29 and arranged under the plate 29 on a side opposite the lateral outlet 19.
  • the location of the vibrating motor 31 determines the movement of the particles with the highest apparent density. The latter move away from the vibrating motor 31 and thus head towards the side outlet 19.
  • the support 32 has the shape of a plate comprising an end secured to the underside of the plate 29 and extending at a determined angle b relative to the direction of extension 13 of the plate 29.
  • the other end of the support 32 is connected by uprights 38 to the plate 29.
  • the uprights 38 stiffen the structure and facilitate the movement of heavy particles towards the side outlet 19 by the transmission of vibrations from the vibrating motor 31.
  • the angle b is between 30 and 45°.
  • the support 32 is fixed to one end of the plate 29 transversely to the extension direction 13.
  • the support 32 has holes for mounting the vibrating motor 31.
  • the plate 29 extends over a length of between 1.2 and 1.6 m transversely to the extension direction 13 and over a width along the extension direction 13 of between 0.8 and 1.2 m.
  • the vibrating table 9 comprises four block cylinders 36 connecting it to the fixed structure 27. Each block cylinder 36 is mounted under the plate 29 at a corresponding corner of the plate 29.
  • the plate 29 of the vibrating table 9 has grooves and/or ribs 33 extending transversely to the extension direction 13.
  • the grooves and/or ribs 33 make it possible to facilitate the movement of the densest particles towards the lateral outlet 19 of the vibrating table, under the effect of the vibrations of the table 9.
  • the grooves may be shallower toward the high location 11 of the table 9. There may be both grooves and ribs 33 that define notches. These notches may be more pronounced toward the low location 15.
  • the vibrating motor 31 is arranged to vibrate the plate 29 at a determined frequency between 40 and 70 Hz. More precisely, the determined frequency is between 50 and 65 Hz.
  • the sampling in the lowest zone of the hydrocyclone 5 is carried out by an endless screw.
  • the endless screw is mounted in a conduit connecting the lowest zone of the hydrocyclone and an intermediate tank 35 capable of discharging the dense fraction 3 of the base material to the high location 11 of the vibrating table 9.
  • the vibrating table 9 includes a distributor 37 capable of generating the flow of water, the distributor 37 comprising an alignment of openings or nozzles for generating a plurality of parallel water jets 17 distributed over the entire length (in the direction transverse to the direction of extension 13) of the plate 29 so as to form on the plate 29 a film of water of uniform thickness, the flow of which is controlled by the outlet pressure of the water jets 17 constituting the flow of water.
  • the nozzle alignment is oriented in a direction opposite to the extension direction 13 and directed towards the edge 28 along the upper location 11 of the plate 29.
  • the nozzles are spaced from each other by 2 to 4 cm.
  • the water jets 17 make it possible to move the particles of the lowest apparent densities present on the plate 29 towards the lower location 15.
  • the intermediate tank 35 is arranged on the plate 29 at the high location 11 on the side opposite that of the side outlet 19.
  • the bottom of the intermediate tank 35 is formed by the plate 29, a slot 26 being provided between the plate 29 and a wall of the intermediate tank 35 for the passage of the dense fraction 3.
  • the slot 26 can extend parallel to the direction of extension 13 so as to provide an outlet for the dense fraction 3 from the intermediate reservoir 35 in the direction transverse to the direction of extension 13.
  • the slot 26 is thus oriented opposite the distributor 37. In this way, when the dense fraction 3 leaves the intermediate reservoir 35 transversely to the direction of extension 13, the flow of water gives the dense fraction 3 a trajectory in the direction of extension 13 towards the bottom of the slope.
  • the separation process comprises a step E2' carried out during step E2 of extraction of the dense fraction 3 of the base material 1 and consisting of taking a light fraction 39 of the base material 1 in the hydrocyclone 5 by pumping.
  • the light fraction 39 comprises non-metallic particles 4 floating or suspended in the hydrocyclone 5 after wetting and centrifuging the base material 1.
  • the non-metallic particles 4 when the hydrocyclone 5 is filled with water, the non-metallic particles 4 with a density less than one float or are suspended.
  • the particles of the light fraction 39 mainly comprise HDPE and LDPE. Traces of other particles may also be present, in particular the smallest or aggregated metallic particles 2 and non-metallic particles 4.
  • the non-metallic particles 4 of the dense fraction are thus essentially free of HDPE and LDPE.
  • the non-metallic particles 4 collected can be directly conveyed to a corresponding container 41, the water being recovered in a corresponding recovery tank 43.
  • the same principle can be applied to the non-metallic particles 4 collected at the low location 15 of the vibrating table 9, the particles being able to be stored in a corresponding container 41'. Furthermore, the water can also be recovered in a corresponding recovery tank 43'. This principle can also be applied to the metallic particles 2 collected at the lateral outlet 19 of the vibrating table. For this purpose, the metallic particles 2 collected at the lateral outlet 19 can be directly conveyed to a corresponding container 41", the water being recovered in a corresponding recovery tank 43".
  • the light fraction 39 can also be sieved using a sieve 45 under a jet of clear water in order to separate the residual metal particles of small sizes, the particles of sizes greater than the sieving size used being placed in the container 41 intended for the non-metallic particles 4 of low density.
  • This arrangement makes it possible to eliminate the smallest particles which may contain small metallic particles 2, possibly aggregated with non-metallic particles 4.
  • a 45' sieve under a jet of clear water can also be used to treat the least dense portion 6 taken from the low location 15 of the vibrating table 9, in order to separate the residual metal particles of small sizes, the particles of calibers greater than the sieving caliber used being placed in the container 41' intended for the non-metallic particles 4 of low density.
  • the sieving caliber is of the order of a hundred microns, for example between 100 ⁇ m and 300 ⁇ m.
  • the 45, 45' sieves used here are called fine sieves.
  • Particles of sizes larger than the sieving size used are placed in a corresponding container 41 intended for non-metallic particles 4 of medium density.
  • Medium density particles include all or part of the non-metallic particles 4 mentioned above with the exception of HDPE and LDPE particles.
  • Step E1 of arranging a base material 1 may be preceded by a step E0 of sieving a raw material 49 to obtain the base material 1.
  • the sieving of the raw material consists of eliminating the particles 2, 4 of the raw material 49 exceeding a determined size.
  • the separation process is intended for the separation and sorting of smaller particles, with larger particles being treated differently.
  • the raw material is first stored in an input silo 51 and then transferred by a conveying system such as a worm screw to a sieve here called a coarse sieve 53.
  • a conveying system such as a worm screw to a sieve here called a coarse sieve 53.
  • the coarse screen 53 may be a vibrating screen slightly inclined by a few degrees and driven by a vibratory movement in one or two dimensions.
  • Particles of a size smaller than the intended size are collected at the outlet of the coarse sieve 53 by transfer into the feed hopper 25 of the hydrocyclone 5 or into an intermediate storage tank 55 depending on the space available in the hydrocyclone 5.
  • electrostatic separator or eddy effect treatment can be used to separate metallic particles 2 from non-metallic particles 4.
  • the method described above allows a very efficient separation of metal particles and non-metal particles, the successive use of the hydrocyclone 5 and the vibrating table 9 allowing an excellent concentration of the metal particles 2, even of small sizes (less than 500 ⁇ m).
  • several samples taken at the side outlet 19 from various raw materials resulting from the grinding of cables have the following average particle size distribution (percentages by weight): 4% of particles greater than 1 mm, 15% of particles between 1 and 0.5 mm, 19% of particles between 0.5 and 0.3 mm, 52% of particles between 0.3 and 0.1 mm, and 8% of particles less than 0.1 mm.
  • this process is energy-efficient, in the order of 225 kWh per tonne of raw material 1 processed.
  • the vibration of the tray 29 combined with the flow of water on the tray improves the separation of particles and thus improves the accuracy of sorting between particles.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)

Abstract

Procédé de séparation de particules à recycler comprenant les étapes suivantes : (E1) disposer d'une matière de base (1) comprenant une pluralité de particules, (E2) extraire une fraction dense (3) de la matière de base (1), l'extraction étant réalisée par mouillage et centrifugeage de la matière de base (1) dans un hydrocyclone (5) puis par retrait de la fraction dense (3) par un prélèvement en un point bas de l'hydrocyclone (5), et (E3) séparer les particules de la fraction dense (3) de la matière de base (1) sur une table vibrante (9).

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne un procédé de séparation de particules à recycler. Les particules sont par exemple issues d'activités de broyage de matières composites.
    • Art antérieur
  • Il et connu de récupérer les câbles électriques et en particulier des câbles de télécommunication comprenant du cuivre pour les recycler. Cette activité consiste à séparer par broyage, granulation, et table densimétrique les éléments constituant ces câbles.
  • Cette disposition est satisfaisante en ce qu'elle permet de récupérer des matières premières telles que des particules métalliques comme le cuivre et l'aluminium, et des particules non-métalliques constituées de divers matières plastiques.
  • Toutefois, il existe une difficulté à assurer une séparation de qualité entre les différentes particules métalliques fines et non métalliques et à obtenir une séparation parfaite des matières recyclées. Il est donc courant que les matières non métalliques issues de la séparation contiennent une quantité résiduelle de métaux comprise entre 3 et 7%. La quantité de matière composite inférieure à 1 mm issue du recyclage des câbles en cuivre est de l'ordre de 14 à 18 % du volume de câble traité. En France, ce rapport représente environ 15 000 tonnes de déchets composites, ce qui correspond à un gisement d'environ 950 tonnes de cuivre à extraire de tels déchets.
  • Il existe donc un besoin d'améliorer la pureté des sous-produits de recyclage en matière composite, et en particulier le processus de recyclage des câbles en cuivre et aluminium. En effet, il est souhaitable d'améliorer le recyclage des plastiques, de valoriser les métaux résiduels et de limiter la pollution de l'environnement par les métaux lourds.
    • Résumé
  • Des modes de réalisation concernent un procédé de séparation de particules à recycler comprenant les étapes suivantes :
    • disposer d'une matière de base comprenant une pluralité de particules, chaque particule présentant une densité apparente propre qui est fonction d'une forme et d'une densité de matière de la particule,
    • extraire une fraction dite « dense » de plus grande densité, de la matière de base, l'extraction étant réalisée par mouillage et centrifugeage de la matière de base dans un hydrocyclone, puis par prélèvement de la fraction dense en un point bas de l'hydrocyclone,
    • séparer les particules de la fraction dense de la matière de base sur un plateau d'une table vibrante, la fraction dense de la matière de base étant disposée en un emplacement haut du plateau, le plateau présentant une pente s'étendant selon une direction d'extension entre l'emplacement haut et un emplacement bas du plateau, l'emplacement bas comportant une sortie basse pour recueillir une portion des particules de la fraction dense de densités apparentes les plus faibles, un écoulement d'eau suivant la direction d'extension déplaçant la portion dans le sens de la pente vers l'emplacement bas, la table vibrante comprenant une sortie latérale pour recueillir une seconde portion des particules de la fraction dense, de densités apparentes les plus élevées, la seconde portion étant déplacée vers la sortie latérale par vibration du plateau.
  • La densité apparente est la masse d'une particule par rapport au volume occupé par la particule, ce volume comprenant le volume constitué de matière et le volume interstitiel vide.
  • La matière de base peut comprendre des particules métalliques et des particules non-métalliques, et peut se présenter sous plusieurs formes. Il peut s'agit d'un broyat, c'est à dire de particules de calibres différents issues du recyclage par broyage d'anciens câbles électriques. Ce broyat est aussi appelé grenaille plastique.
  • Il peut s'agir de particules plus fines appelées fines ou poussières d'aspiration ou encore boue de filtration ou de décantation. Ces particules sont d'un calibre plus fin mais elles sont constituées du même mélange de matière métallique et non-métallique.
  • De préférence, les particules métalliques sont en cuivre ou en l'aluminium. Les particules non-métalliques comprennent principalement des particules de plastique. Par exemple pour les câbles, ces particules de plastique peuvent comprendre du polychlorure de vinyle ou PVC, du polyéthylène réticulé ou PE R, du polyéthylène à haute densité ou PEHD, du polyéthylène à basse densité ou PEBD, de l'élastomère, et quelques autres déchets organiques. D'une manière générale, ces particules forment un mélange de plastiques ayant des densités de matière comprises de 0,85 à 1,7, et de métaux ayant des densités de matière comprises entre 2,7 et 9.
  • Selon un mode de réalisation, par hydrocyclone, il est entendu un dispositif également connu sous le nom de classificateur hydraulique comprenant un récipient de forme conique avec une entrée en un point haut au niveau de la partie la plus large du cône et une sortie au point bas au niveau de la pointe du cône.
  • De préférence, l'hydrocyclone est agencé pour que le contenu du cône soit mis en rotation selon un axe vertical qui est aussi l'axe du cône. La matière de base est mélangée à l'intérieur du cône avec une quantité d'eau ou d'un fluide équivalent. Cette étape de mélange est appelée "mouillage".
  • Durant l'étape de mouillage, il se produit un phénomène de flottaison des particules dont la densité apparente est inférieure à 1, dans le cas où la solution de mouillage est de l'eau. Vers le point bas, se forme un agrégat de particules les plus denses. La fraction dense prélevée correspond à tout ou partie de cet agrégat. Les particules de densités intermédiaires se concentrent au-dessus de l'agrégat en périphérie du récipient ou dans la masse d'eau en mouvement.
  • Le mouillage et le centrifugeage permettent une séparation satisfaisante des particules collées ou imbriquées les unes aux autres. Seule une faible fraction des particules inférieures à 100 µm peut se trouver piégée, les particules de cette fraction demeurant jointes à d'autres particules plus grosses dont la densité apparente reste néanmoins supérieure à 1, selon les performances actuelles.
  • La fraction dense de la matière de base extraite au point bas de l'hydrocyclone est ensuite soumise à deux forces mécaniques tendant à faire déplacer les particules différemment selon leur densité et leur forme, c'est-à-dire selon leur densité apparente, lors du passage sur la table vibrante. La table vibrante peut également être appelée table à eau inclinée.
  • L'écoulement de l'eau sur la table emporte les particules les plus légères vers l'emplacement bas, tandis que les particules les plus lourdes sont essentiellement soumises à la gravité. Les particules les plus lourdes, ou de densité apparente la plus élevée peuvent être le cas échéant des particules métalliques. Les particules les plus légères ou de densité apparente la moins élevée peuvent être des particules non-métalliques ou des polymères
  • Le passage de la fraction dense de la matière de base soutirée sur la table vibrante permet d'obtenir dans ce cas un ensemble de particules essentiellement métalliques à la sortie latérale et un ensemble de particules essentiellement non-métalliques à l'emplacement bas de la table vibrante.
  • Il est à noter que la sortie latérale peut recueillir des traces de particules non-métalliques. Par exemple, il peut s'agir d'une particule métallique et d'une particule non-métallique solidaires l'une dans l'autre, ou de particules non-métalliques relativement denses comme des matières minérales également arrivées à la sortie latérale. A titre d'exemple, les industriels ajoutent des poudres de carbonate de calcium pour piéger les hydrocarbures présents dans certains câbles.
  • De même, l'emplacement bas de la table vibrante peut recevoir des traces de particules métalliques, par exemple des particules de taille réduite qui ont été entrainées par l'écoulement d'eau.
  • Ce procédé permet une séparation très efficace, l'utilisation successive de l'hydrocyclone et de la table vibrante permettant une excellente concentration des particules métalliques, en particulier de petites tailles (inférieures à 800 µm).
  • Par ailleurs, ce procédé est économe en énergie, de l'ordre de 225 KWh par tonne de matière de base traitée. Une fois l'hydrocyclone et la table vibrante mis en place, ce procédé nécessite peu d'intervention humaine car il est totalement automatisable.
  • Alternativement, une matière de base peut être soumise au procédé pour séparer les particules selon leurs densités apparentes.
  • Selon un mode de réalisation, la matière de base peut être transférée dans l'hydrocyclone par une trémie d'alimentation.
  • Dans le procédé de séparation, les particules sont acheminées en utilisant de l'eau ou une solution à densité contrôlée pouvant aller jusqu'à 1,35.
  • Dans le présent texte, le terme "particules" est utilisé comme terme générique pour remplacer la formulation "particules métalliques et/ou particules non-métalliques".
  • Selon un mode de réalisation, la table vibrante comprend :
    • une structure fixe,
    • le plateau monté mobile sur la structure fixe,
    • un moteur vibrant agencé pour faire vibrer le plateau.
  • La vibration du plateau permet, grâce à trois principaux effets physiques (étalement, stratification, déplacement), la séparation des particules et ainsi améliore la précision du tri entre particules. Le moteur vibrant est par exemple un moteur à balourd.
  • Selon un mode de réalisation, la table vibrante comprend un support pour le moteur vibrant solidaire du plateau et disposé sous le plateau d'un côté opposé à la sortie latérale.
  • L'emplacement du moteur vibrant détermine le déplacement des particules dont la densité apparente est la plus élevée. Ces dernières s'éloignent du moteur vibrant et se dirigent ainsi vers la sortie latérale.
  • Selon un mode de réalisation, le support présente la forme d'une plaque présentant une extrémité solidaire du dessous du plateau et s'étendant selon un angle déterminé par rapport à la direction d'extension du plateau.
  • L'autre extrémité du support est liée par un montant au plateau. Ce montant de la table vibrante solidifie la structure et facilite le déplacement des particules lourdes vers la sortie latérale.
  • De préférence, l'angle entre le support du moteur et la direction d'extension est compris entre 30 et 45°. En particulier, le support est fixé à une extrémité du plateau transversalement à la direction d'extension.
  • Le support présente des orifices pour le montage du moteur vibrant. Le plateau s'étend sur une longueur comprise entre 1,2 et 1,6 m transversalement à la direction d'extension.
  • La table vibrante comprend quatre cylindres blocs la liant à la structure fixe. Chaque cylindre bloc est monté sous le plateau un peu en retrait d'un coin correspondant du plateau.
  • Selon un mode de réalisation, le plateau de la table vibrante présente des rainures et/ou des nervures s'étendant transversalement à la direction d'extension.
  • Cette disposition facilite la stratification et la circulation des particules de densités apparentes élevées vers la sortie latérale.
  • Selon un mode de réalisation, le moteur vibrant est agencé pour faire vibrer le plateau à une fréquence comprise entre 40 et 70 Hz.
  • Cette fréquence élevée améliore le tri. De préférence, la fréquence déterminée est située entre 50 et 65 Hz pour la matière issue du broyage de câble.
  • Selon un mode de réalisation, la pente du plateau, s'étendant selon la direction d'extension présente un angle compris entre 5 et 10° vers le bas par rapport à plan horizontal.
  • Selon un mode de réalisation, le plateau est incliné vers le bas dans une direction transversale à la direction d'extension, d'un bord du plateau comportant la sortie latérale à un bord opposé du plateau, d'un angle compris entre 1 et 3° par rapport à un plan horizontal.
  • Selon un mode de réalisation, le prélèvement dans la zone la plus basse de l'hydrocyclone est réalisé par une vis sans fin, et idéalement associé à une écluse.
  • Cette disposition permet de simplifier et d'automatiser le prélèvement de la fraction dense de la matière de base.
  • De préférence, la vis sans fin est montée dans un conduit reliant la zone la plus basse de l'hydrocyclone à l'emplacement haut de la table vibrante ou d'un réservoir intermédiaire apte à déverser la fraction dense de la matière de base à l'emplacement haut de la table vibrante.
  • Selon un mode de réalisation, l'hydrocyclone comprend un dispositif de brassage configuré pour homogénéiser la solution à l'intérieur du récipient de forme conique de l'hydrocyclone.
  • De préférence, le dispositif de brassage comprend deux bras aptes à mettre en mouvement la solution à l'intérieur du récipient.
  • De préférence, le dispositif de brassage comprend deux raclettes solidaires de l'axe, situées à la base du cône, aptes à faciliter l'écoulement de la fraction dense vers de point d'extraction bas.
  • Selon un mode de réalisation, la table vibrante inclut un distributeur apte à engendrer l'écoulement d'eau, le distributeur comprenant un alignement d'ouvertures pour produire une pluralité de jets d'eau parallèles formant l'écoulement d'eau.
  • Cette disposition permet d'orienter de manière efficace les particules non-métalliques vers l'emplacement bas.
  • De préférence, l'alignement d'ouvertures est orienté suivant la direction d'extension dans le sens allant de l'emplacement bas à l'emplacement haut.
  • L'alignement d'ouvertures est conformé pour que les jets d'eau soient introduits à l'emplacement haut de la table pour créer un film d'eau uniforme dont le flux est contrôlé par la pression de sortie des jets d'eau.
  • Les jets d'eau combinés aux vibrations de la table permettent de mettre en mouvement l'ensemble des particules présentes sur le plateau.
  • Selon un mode de réalisation, le réservoir intermédiaire est rapporté sur le plateau à l'emplacement haut du côté opposé à la sortie latérale transversalement à la direction d'extension.
  • De préférence, le fond du réservoir intermédiaire est le plateau, une fente étant ménagée entre le plateau et une paroi du réservoir intermédiaire pour le passage de la fraction dense. Une buse peut être prévue pour projeter un rideau d'eau sous pression à l'intérieur du réservoir intermédiaire, cette buse étant orienté vers le point d'entrée de la matière dans le réservoir, afin d'en faciliter la sortie de manière continue.
  • En particulier, la fente au réservoir intermédiaire s'étend parallèlement à la direction d'extension afin d'engendrer une sortie uniforme et contrôlée de la fraction dense du réservoir intermédiaire, transversalement à la direction d'extension.
  • Selon un mode de réalisation, la fente est en regard du distributeur transversalement à la direction d'extension. Ainsi, lorsque la fraction dense sort du réservoir intermédiaire transversalement à la direction d'extension, l'écoulement d'eau confère à la fraction dense une trajectoire selon la direction d'extension vers le bas de la pente du plateau.
  • Selon un mode de réalisation, le procédé de séparation comprend une étape réalisée lors de l'étape d'extraction de la fraction dense de la matière de base et consistant à prélever par pompage une fraction légère de la matière de base dans l'hydrocyclone, la fraction légère comprenant des particules flottantes ou en suspension dans l'hydrocyclone après mouillage et centrifugeage de la matière de base.
  • Cette disposition permet de prélever de manière différente les particules selon leur densité apparente. En effet, lorsque l'hydrocyclone est rempli d'eau ou d'un fluide équivalent, les particules de densité inférieure à la densité de la solution flottent ou sont en suspension en haut de la colonne d'eau dans l'hydrocyclone.
  • Les particules de la fraction légère comprennent essentiellement des PER, PEHD et PEBD pour une solution de densité proche de un. Des traces d'autres particules peuvent également être présentes, notamment les particules métalliques et particules non-métalliques les plus petites.
  • Suite à l'étape de prélèvement de la fraction légère de la matière de base, les particules prélevées peuvent être directement acheminées vers un contenant correspondant, l'eau ou le fluide équivalent étant récupéré dans un bac de récupération correspondant.
  • Le même principe peut être utilisé pour les particules prélevées à l'emplacement bas de la table vibrante, ces particules pouvant être stockées dans un contenant correspondant. Ce principe fonctionne également avec les particules collectées à la sortie latérale de la table vibrante.
  • Selon un mode de réalisation, la fraction légère est tamisée par un premier tamis, par exemple sous un jet d'eau claire, afin de faciliter la séparation des particules métalliques résiduelles de petites tailles, les particules de calibres supérieurs à un calibre de tamisage du premier tamis étant disposées dans un contenant correspondant destiné aux particules non-métalliques de faible densité.
  • La calibre de tamisage est de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de microns, par exemple entre 100 et 300 µm. Le tamis utilisé est ici appelé tamis fin.
  • Les particules de faible densité sont principalement des particules de Polyéthylène.
  • Selon un mode de réalisation, la portion provenant l'emplacement bas de la table est tamisée par un second tamis, par exemple sous un jet d'eau claire, afin de faciliter la séparation des particules métalliques résiduelles de petites tailles, les particules de calibres supérieurs à un calibre de tamisage du second tamis étant disposées dans un contenant correspondant destiné aux particules non-métalliques de densité moyenne.
  • Les particules de densité moyenne comprennent pour tout ou partie les particules non-métalliques citées plus haut à l'exception des particules de PEHD et PEBD.
  • Cette disposition permet d'éliminer les particules les plus petites qui peuvent contenir des particules métalliques de petites tailles, éventuellement agrégées avec des particules non-métalliques.
  • La calibre de tamisage est de l'ordre d'une ou plusieurs centaines de microns, par exemple entre 100 et 300 µm.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape de disposition d'une matière de base est précédée par une étape de tamisage d'une matière brute pour l'obtention de la matière de base, l'étape de tamisage consistant à éliminer les particules de la matière brute dépassant un calibre déterminé.
  • Le procédé de séparation est destiné à la séparation et au tri des particules les plus petites, les particules les plus grosses étant traitées différemment.
  • En pratique, la matière brute est tout d'abord stockée dans un silo d'entrée, puis est transférée par un système d'acheminement tel qu'une vis sans fin vers un tamis ici appelé tamis grossier.
  • Le tamis grossier peut être un crible vibrant légèrement incliné de quelques degrés et animé d'un mouvement vibratoire dans une ou deux dimensions.
  • Les particules d'un calibre inférieur au calibre prévu sont recueillies par transfert dans la trémie d'alimentation de l'hydrocyclone ou dans un bac de stockage intermédiaire selon la place disponible dans l'hydrocyclone.
  • Une possibilité est de choisir un calibre prévu inférieur à 1,6 mm, c'est-à-dire que toute particule présentant une dimension supérieure est écartée pour être traitée d'une manière différente.
  • Ce traitement différent peut être un broyage dans le but de correspondre au calibre inférieur à 1,6 mm ou un autre type de tri.
  • Notamment, un séparateur électrostatique ou par effet de Foucault peut être utilisé pour séparer les particules métalliques des particules non-métalliques
  • Selon un mode de réalisation, les étapes sont répétées pour plusieurs lots de matière de base.
  • Selon un mode de réalisation, chaque lot de matière de base, à l'exception du premier, comprend un reliquat du lot précédent encore présent dans l'hydrocyclone et un complément de matière de base.
  • La vitesse de rotation de l'hydrocyclone est réglée selon la densité apparente des particules : la vitesse est ralentie pour les particules dans l'hydrocyclone qui sont de densité moyenne plus faible.
  • Les différents aspects définis ci-dessus non incompatibles peuvent être combinés.
    • Brève description des figures
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui est exposée ci-dessous en référence aux figures annexées, dans lesquelles des signes de références identiques correspondent à des éléments structurellement et/ou fonctionnellement identiques ou similaires. Dans les figures :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un hydrocyclone et d'une table vibrante configurés pour réaliser le procédé de séparation ;
    • la figure 2 est une vue schématique de dessus de la table vibrante ;
    • la figure 3 est une vue schématique en coupe de la table vibrante selon un plan de coupe vertical transversal AA' montré sur la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue arrière schématique de la table vibrante ;
    • la figure 5 est une vue schématique similaire à la figure 1 et comprenant en plus des équipements pour la réalisation d'un tamisage préalable et d'une filtration finale.
    Description détaillée
  • Dans la description détaillée qui va suivre des figures définies ci-dessus, les mêmes éléments ou les éléments remplissant des fonctions identiques pourront conserver les mêmes références de manière à simplifier la compréhension de l'invention.
  • Comme illustré à la figure 1, un procédé de séparation de particules à recycler comprend les étapes décrites ci-dessous. Dans le mode de réalisation présenté, il s'agit de particules métalliques et de particules non-métalliques qui peuvent être issues de fractions résiduelles du recyclage de câbles électriques.
  • Une première étape E1 consiste à disposer d'une matière de base 1 comprenant une pluralité de particules métalliques 2 et non-métalliques 4.
  • Chaque particule 2, 4 présente une densité apparente propre. La densité apparente est fonction d'une forme et d'une densité de matière de la particule 2, 4. La densité apparente est la masse d'une particule par rapport au volume occupé par la particule, ledit volume comprenant le volume constitué de matière et le volume interstitiel vide.
  • Une deuxième étape E2 consiste à extraire une fraction dense 3 de la matière de base 1. L'extraction est réalisée par mouillage et centrifugeage de la matière de base dans un hydrocyclone 5, puis par retrait de la fraction dense 3 par un prélèvement en un point bas 7 de l'hydrocyclone 5.
  • Une troisième étape E3 consiste à séparer les particules de densités apparentes les plus élevées, c'est à dire par exemple comprenant les particules métalliques 2 et les particules de densités apparentes les plus faibles, c'est à dire par exemple comprenant les particules non-métalliques 4 de la fraction dense 3 sur un plateau 29 d'une table vibrante 9.
  • La fraction dense 3 de la matière de base 1 est disposée à un emplacement haut 11 du plateau 29. Le plateau 29 présente une pente s'étendant selon une direction d'extension 13 de l'emplacement haut 11 vers un emplacement bas 15 du plateau 29. L'emplacement bas 15 est conformé pour recevoir une portion 6 la moins dense des particules de la fraction dense 3 de densités apparentes les plus faibles, c'est-à-dire par exemple comprenant les particules non-métalliques 4.
  • Un écoulement d'eau suivant la direction d'extension 13 déplace la portion 6 la moins dense suivant la pente du plateau 29 vers l'emplacement bas 15.
  • La table vibrante 9 comprend une sortie latérale 19 prévue pour recueillir une autre portion 8 des particules de la fraction dense 3 de densités apparentes les plus élevées, c'est-à-dire par exemple comprenant les particules métalliques 2. L'autre portion 8 la plus dense est déplacée par vibration du plateau 29.
  • La matière de base 1 comprend ici des particules métalliques 2 et des particules non-métalliques 4 qui peuvent se présenter sous plusieurs formes. Il peut s'agir d'un broyat, c'est à dire de particules de calibres différents issues d'un traitement de broyage de câbles électriques. Ce broyat est aussi appelé grenaille plastique.
  • Il peut s'agir de particules plus fines appelées fines ou poussières d'aspiration ou encore boues de filtration ou de décantation. Ces particules sont d'un calibre plus fin mais sont constituées également d'un mélange de matière métallique et non-métallique.
  • La matière de base 1 peut être issue de câbles électriques dans lequel le conducteur est un métal non-ferreux. Les particules métalliques 2 peuvent ainsi être en cuivre ou en l'aluminium. Les particules non-métalliques 4 comprennent principalement des particules de plastique. Par exemple pour les câbles électriques, les particules non métalliques 4 peuvent comprendre du polychlorure de vinyle ou PVC, du polyéthylène réticulé ou PE R, du polyéthylène à haute densité ou PEHD, du polyéthylène à basse densité ou PEBD, de l'élastomère, et quelques autres déchets organiques.
  • Par hydrocyclone 5, il est entendu un dispositif également connu sous le nom de classificateur hydraulique comprenant un récipient de forme conique avec une entrée en un point haut 21 au niveau de la partie la plus large du cône et une sortie au point bas 7 au niveau de la pointe du cône.
  • L'hydrocyclone 5 est agencé pour que le contenu du cône soit mis en rotation selon un axe vertical qui est aussi l'axe du cône. La matière de base 3 est mélangée avec une quantité d'eau 23 à l'intérieur du cône. Cette opération de mélange est appelée « mouillage ».
  • L'hydrocyclone 5 comprend un dispositif de brassage configuré pour homogénéiser l'intérieur du récipient de l'hydrocyclone 5. Le dispositif de brassage peut par exemple comprendre deux bras aptes à être mis en mouvement à l'intérieur du récipient.
  • Il se produit un phénomène de flottaison des particules dont la densité apparente est inférieure à 1. Vers le point bas 7 du récipient se forme un agrégat de particules les plus denses. La fraction dense 3 prélevée au point bas 7 du récipient correspond à tout ou partie de cet agrégat. Les particules de densités intermédiaires se concentrent au-dessus de l'agrégat en périphérie du récipient ou en mouvement dans le volume d'eau.
  • Les opérations de mouillage et le centrifugeage permettent une séparation satisfaisante des particules collées ou imbriquées les unes aux autres. Seules une faible fraction des particules inférieures à 100 µm peuvent se trouver piégées et demeurent jointes à d'autres particules plus grosses dont la densité apparente reste néanmoins supérieure à 1, selon les performances actuelles.
  • La fraction dense 3 de la matière de base 1 prélevée est ensuite soumise à deux forces mécaniques tendant à faire déplacer les particules différemment selon leur densité et leur forme, c'est-à-dire selon leur densité apparente lors du passage sur la table vibrante. La table vibrante peut également être appelée table à eau inclinée.
  • L'écoulement d'eau sur la table vibrante 9 emporte les particules les moins soumises à la gravité, tandis que les particules les plus lourdes sont essentiellement soumises à la gravité. Les particules les plus lourdes, ou de densité apparente la plus élevée sont essentiellement des particules métalliques et les plus légères ou de densité apparente la moins élevée sont essentiellement des particules non-métalliques ou polymères.
  • On obtient ainsi un ensemble comprenant essentiellement des particules métalliques 2 à la sortie latérale 19 et un ensemble comprenant essentiellement des particules non-métalliques 4 à l'emplacement bas 15.
  • Il est à noter que la sortie latérale 19 peut recueillir des traces de particules non-métalliques. Par exemple, il peut s'agir d'agglomérats comportant une particule métallique et une particule non-métallique encastrées l'une dans l'autre ou de particules non-métalliques 4 relativement denses.
  • De même, l'emplacement bas 15 peut recueillir des traces de particules métalliques 2, par exemple des particules de tailles réduites qui ont été déviées par l'écoulement d'eau sur la table vibrante 9.
  • La matière de base 1 peut être transférée dans l'hydrocyclone 5 par une trémie d'alimentation 25.
  • Dans le procédé de séparation, les particules sont acheminées en utilisant de l'eau ou un autre fluide équivalent.
  • Dans le présent texte, le terme "particules" peut être utilisé comme terme générique pour désigner des "particules métalliques 2 et/ou des particules non-métalliques 4".
  • Comme illustré aux figures 2 à 4, la table vibrante 9 comprend une structure fixe 27 et le plateau 29 monté mobile sur la structure fixe 27. Le plateau 29 présente un bord s'étendant sur la périphérie du plateau et délimitant la sortie inférieure et la sortie latérale 19.
  • Le plateau 29 est fixé sur la structure fixe 27 de manière à être incliné vers le bas de l'emplacement haut 11 à l'emplacement bas 15 d'un angle a compris entre 5 et 10° par rapport à un plan horizontal.
  • Le plateau 29 peut également être fixé sur la structure fixe 27 de manière à être incliné vers le bas de l'emplacement latéral 19 au bord latéral opposé du plateau d'un angle compris entre 1 et 3° par rapport à un plan horizontal. Cette disposition permet de limiter la quantité d'eau sortant par la sortie latérale 19.
  • La table vibrante 9 comprend également un moteur vibrant 31 configuré pour faire vibrer le plateau 29. Le moteur vibrant 31 est ici un moteur à balourd.
  • La table vibrante 9 comprend un support 32 pour le moteur vibrant 31 solidaire du plateau 29 et disposé sous le plateau 29 d'un côté opposé à la sortie latérale 19.
  • L'emplacement du moteur vibrant 31 détermine le déplacement des particules dont la densité apparente est la plus élevée. Ces dernières s'éloignent du moteur vibrant 31 et se dirigent ainsi vers la sortie latérale 19.
  • Selon un aspect de l'invention, le support 32 présente la forme d'une plaque comportant une extrémité solidaire du dessous du plateau 29 et s'étendant selon un angle déterminé b par rapport à la direction d'extension 13 du plateau 29.
  • L'autre extrémité du support 32 est liée par des montants 38 au plateau 29. Les montants 38 rigidifient la structure et facilitent le déplacement des particules lourdes vers la sortie latérale 19 par la transmission des vibrations du moteur vibrant 31.
  • De préférence, l'angle b est compris entre 30 et 45°. En particulier, le support 32 est fixé à une extrémité du plateau 29 transversalement à la direction d'extension 13.
  • Le support 32 présente des orifices pour le montage du moteur vibrant 31. Le plateau 29 s'étend sur une longueur comprise entre 1,2 à 1,6 m transversalement à la direction d'extension 13 et sur une largeur suivant la direction d'extension 13 comprise entre 0,8 et 1,2 m.
  • La table vibrante 9 comprend quatre cylindres blocs 36 la liant à la structure fixe 27. Chaque cylindre bloc 36 étant monté sous le plateau 29 à un coin correspondant du plateau 29.
  • Selon un mode de réalisation, le plateau 29 de la table vibrante 9 présente des rainures et/ou des nervures 33 s'étendant transversalement à la direction d'extension 13. Les rainures et/ou nervures 33 permettent de faciliter le déplacement des particules les plus denses vers la sortie latérale 19 de la table vibrante, sous l'effet des vibrations de la table 9.
  • Les rainures peuvent être moins profondes vers l'emplacement haut 11 de la table 9. Il peut y avoir à la fois des rainures et des nervures 33 qui définissent des créneaux. Ces créneaux peuvent être plus prononcés en allant dans la direction de l'emplacement bas 15.
  • Le moteur vibrant 31 est agencé pour faire vibrer le plateau 29 à une fréquence déterminée comprise entre 40 et 70 Hz. Plus précisément, la fréquence déterminée est située entre 50 et 65 Hz.
  • Le prélèvement dans la zone la plus basse de l'hydrocyclone 5 est réalisé par une vis sans fin. La vis sans fin est montée dans un conduit reliant la zone la plus basse de l'hydrocyclone et un réservoir intermédiaire 35 apte à déverser la fraction dense 3 de la matière de base à l'emplacement haut 11 de la table vibrante 9.
  • La table vibrante 9 inclut un distributeur 37 apte à engendrer l'écoulement d'eau, le distributeur 37 comprenant un alignement d'ouvertures ou buses pour engendrer une pluralité de jets d'eau parallèles 17 répartis sur toute la longueur (suivant la direction transversale à la direction d'extension 13) du plateau 29 de sorte à former sur le plateau 29 un film d'eau d'épaisseur uniforme dont le flux est contrôlé par la pression de sortie des jets d'eau 17 constituant l'écoulement d'eau.
  • De préférence, l'alignement de buses est orienté suivant une direction inverse à la direction d'extension 13 et dirigée vers la bordure 28 le long de l'emplacement haut 11 du plateau 29. De préférence, les buses sont espacées les unes des autres de 2 à 4 cm.
  • Les jets d'eau 17 permettent de déplacer les particules de densités apparentes les plus faibles présentes sur le plateau 29 vers l'emplacement bas 15.
  • Selon un mode de réalisation, le réservoir intermédiaire 35 est disposé sur le plateau 29 à l'emplacement haut 11 du côté opposé à celui de la sortie latérale 19.
  • Le fond du réservoir intermédiaire 35 est constitué par le plateau 29, une fente 26 étant ménagée entre le plateau 29 et une paroi du réservoir intermédiaire 35 pour le passage de la fraction dense 3.
  • La fente 26 peut s'étendre parallèlement à la direction d'extension 13 de manière à ménager une sortie de la fraction dense 3 du réservoir intermédiaire 35 suivant la direction transversale à la direction d'extension 13. La fente 26 est ainsi orientée en regard du distributeur 37. De cette manière, lorsque la fraction dense 3 sort du réservoir intermédiaire 35 transversalement à la direction d'extension 13, l'écoulement d'eau confère à la fraction dense 3 une trajectoire selon la direction d'extension 13 vers le bas de la pente.
  • Le procédé de séparation comprend une étape E2' réalisée lors de l'étape E2 d'extraction de la fraction dense 3 de la matière de base 1 et consistant à prélever une fraction légère 39 de la matière de base 1 dans l'hydrocyclone 5 par pompage.
  • La fraction légère 39 comprend des particules non-métalliques 4 flottantes ou en suspension dans l'hydrocyclone 5 après mouillage et centrifugeage de la matière de base 1.
  • Ainsi, lorsque l'hydrocyclone 5 est rempli d'eau, les particules non-métalliques 4 de densité inférieure à un flottent ou sont en suspension.
  • Les particules de la fraction légère 39 comprennent essentiellement des PEHD et PEBD. Des traces d'autres particules peuvent également être présentes, notamment les particules métalliques 2 et non-métalliques 4 les plus petites ou agrégées.
  • Les particules non-métalliques 4 de la fraction dense sont ainsi essentiellement dépourvues de PEHD et PEBD.
  • Suite à l'étape de prélèvement de la fraction légère 39 de la matière de base 1, les particules non-métalliques 4 prélevées peuvent être directement acheminées vers un contenant correspondant 41, l'eau étant récupérée dans un bac de récupération 43 correspondant.
  • Le même principe peut être appliqué aux particules non-métalliques 4 prélevées à l'emplacement bas 15 de la table vibrante 9, les particules pouvant être stockées dans un contenant correspondant 41'. Par ailleurs, l'eau peut également être récupérée dans un bac de récupération 43' correspondant. Ce principe peut également être appliqué aux particules métalliques 2 collectées à la sortie latérale 19 de la table vibrante. A cet effet, les particules métalliques 2 prélevées à la sortie latérale 19 peuvent être directement acheminées vers un contenant correspondant 41", l'eau étant récupérée dans un bac de récupération 43" correspondant.
  • Comme illustré à la figure 5, la fraction légère 39 peut également être tamisée à l'aide d'un tamis 45 sous un jet d'eau claire afin de séparer les particules métalliques résiduelles de petites tailles, les particules de calibres supérieurs au calibre de tamisage utilisé étant disposées dans le contenant 41 destiné aux particules non-métalliques 4 de faible densité.
  • Cette disposition permet d'éliminer les particules les plus petites qui peuvent contenir des particules métalliques 2 de petites tailles, éventuellement agrégées avec des particules non-métalliques 4.
  • Un tamis 45' sous jet d'eau claire peut également être utilisé pour traiter la portion 6 la moins dense prélevée à l'emplacement bas 15 de la table vibrante 9, afin de séparer les particules métalliques résiduelles de petites tailles, les particules de calibres supérieurs au calibre de tamisage utilisé étant disposées dans le contenant 41' destiné aux particules non-métalliques 4 de faible densité.
  • La calibre de tamisage est de l'ordre de la centaine de microns, par exemple entre 100 µm et 300 µm. Les tamis 45, 45' utilisés sont ici appelé tamis fin.
  • Les particules de calibres supérieurs au calibre de tamisage utilisé sont disposées dans un contenant correspondant 41 destiné aux particules non-métalliques 4 de densité moyenne.
  • Les particules de densité moyenne comprennent pour tout ou partie les particules non-métalliques 4 citées plus haut à l'exception des particules de PEHD et PEBD.
  • L'étape E1 de disposition d'une matière de base 1 peut être précédée par une étape E0 de tamisage d'une matière brute 49 pour l'obtention de la matière de base 1. Le tamisage de la matière brute consiste à éliminer les particules 2, 4 de la matière brute 49 dépassant un calibre déterminé.
  • Le procédé de séparation est destiné à la séparation et au tri des particules les plus petites, les particules les plus grosses étant traitées différemment.
  • En pratique, la matière brute est tout d'abord stockée dans un silo d'entrée 51 puis est transférée par un système d'acheminement tel qu'une vis sans fin vers un tamis ici appelé tamis grossier 53.
  • Le tamis grossier 53 peut être un crible vibrant légèrement incliné de quelques degrés et animé d'un mouvement vibratoire dans une ou deux dimensions.
  • Les particules d'un calibre inférieur au calibre prévu sont recueillies en sortie du tamis grossier 53 par transfert dans la trémie d'alimentation 25 de l'hydrocyclone 5 ou dans un bac de stockage intermédiaire 55 selon la place disponible dans l'hydrocyclone 5.
  • Une possibilité est de choisir un calibre prévu inférieur à 1,6 mm, c'est-à-dire que toute particule présentant une dimension supérieure est écartée par le tamis grossier 53 pour être traitée d'une manière différente.
  • Par exemple, un traitement par séparateur électrostatique ou par effet de Foucault peut être utilisé pour séparer les particules métalliques 2 des particules non-métalliques 4.
  • Les étapes détaillées ci-dessus peuvent être répétées pour plusieurs lots de matière de base 1.
  • Le procédé décrit ci-dessus permet une séparation très efficace des particules métalliques et des particules non métalliques, l'utilisation successive de l'hydrocyclone 5 et de la table vibrante 9 permettant une excellente concentration des particules métalliques 2, même de faible tailles (inférieures à 500 µm). Ainsi, plusieurs échantillons prélevés à la sortie latérale 19 à partir de diverses matières brutes résultant du broyage de câbles, présentent la répartition granulométrique moyenne suivante (pourcentages en poids) : 4% de particules supérieures à 1 mm, 15% de particules comprises entre 1 et 0,5 mm, 19% de particules entre 0,5 et 0,3 mm, 52% de particules entre 0,3 et 0,1 mm, et 8% de particules inférieures à 0,1 mm.
  • Par ailleurs, ce procédé est économe en énergie de l'ordre de 225 KWh par tonne de matière de base 1 traitée. Une fois l'hydrocyclone 5 et la table vibrante 9 mis en place, ce procédé nécessite peu d'intervention humaine car il est totalement automatisable.
  • La vibration du plateau 29 combinée au flux d'eau sur le plateau améliore la séparation des particules et ainsi améliore la précision du tri entre particules.
  • Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims (14)

  1. Procédé de séparation de particules à recycler comprenant des étapes consistant à :
    (E1) disposer d'une matière de base (1) comprenant une pluralité de particules, chaque particule présentant une densité apparente propre qui est fonction d'une forme et d'une densité de matière de la particule,
    (E2) extraire une fraction dense (3) de plus grande densité, de la matière de base (1), l'extraction étant réalisée par mouillage et centrifugeage de la matière de base (1) dans un hydrocyclone (5), puis par prélèvement de la fraction dense (3) en un point bas (7) de l'hydrocyclone (5), et
    (E3) séparer les particules de la fraction dense (3) de la matière de base (1) sur un plateau (29) d'une table vibrante (9), la fraction dense (3) de la matière de base (1) étant disposée en un emplacement haut (11) du plateau (29), le plateau (29) présentant une pente s'étendant selon une direction d'extension (13) entre l'emplacement haut (11) et un emplacement bas (15) du plateau (29), l'emplacement bas (15) comportant un sortie basse pour recueillir une première portion (6) des particules de la fraction dense (3) de densités apparentes les plus faibles, un écoulement d'eau suivant la direction d'extension (13) déplaçant la première portion (6) dans le sens de la pente vers l'emplacement bas (15), la table vibrante (9) comprenant une sortie latérale (19) pour recueillir une seconde portion (8) des particules de la fraction dense (3), de densités apparentes les plus élevées, la seconde portion (8) étant déplacée vers la sortie latérale par vibration du plateau (29).
  2. Procédé de séparation selon la revendication 1, dans lequel la table vibrante (9) comprend :
    - une structure fixe (27),
    - le plateau (29) monté mobile sur la structure fixe (27),
    - un moteur vibrant (31) agencé pour faire vibrer le plateau (29).
  3. Procédé de séparation selon la revendication 2, dans lequel la table vibrante (9) comprend un support (32) pour le moteur vibrant (31) solidaire du plateau (29) et disposé sous le plateau (29) d'un côté opposé à la sortie latérale (19).
  4. Procédé de séparation selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel le plateau (29) de la table vibrante (9) présente des rainures et/ou des nervures (33) s'étendant transversalement à la direction d'extension (13) pour faciliter le déplacement des particules les plus denses vers la sortie latérale (19).
  5. Procédé de séparation selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le moteur vibrant (31) est agencé pour faire vibrer le plateau (29) à une fréquence comprise entre 40 et 70 Hz.
  6. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la pente du plateau (29), s'étendant selon la direction d'extension (13) présente un angle compris entre 5 et 10° vers le bas par rapport à plan horizontal.
  7. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le plateau (29) est incliné vers le bas dans une direction transversale à la direction d'extension (13), d'un bord du plateau comportant la sortie latérale (19) à un bord opposé du plateau, d'un angle compris entre 1 et 3° par rapport à un plan horizontal.
  8. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le prélèvement dans la zone la plus basse de l'hydrocyclone (5) est réalisé par une vis sans fin.
  9. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la table vibrante (9) inclut un distributeur (37) apte à engendrer l'écoulement d'eau, le distributeur (37) comprenant un alignement d'ouvertures pour produire une pluralité de jets d'eau parallèles formant l'écoulement d'eau.
  10. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant une étape réalisée lors de l'étape (E2) d'extraction de la fraction dense (3) de la matière de base (1) et consistant à :
    (E2') prélever une fraction légère (39) de la matière de base (1) par pompage dans l'hydrocyclone (5), la fraction légère (39) comprenant des particules flottantes ou en suspension dans l'hydrocyclone (5) après mouillage et centrifugeage de la matière de base (1).
  11. Procédé de séparation selon la revendication 10, dans lequel la fraction légère (39) est tamisée par un premier tamis (45), les particules de calibres supérieurs à un calibre de tamisage du premier tamis étant disposées dans un contenant correspondant destiné aux particules non-métalliques (4) de faible densité.
  12. Procédé de séparation selon l'un des revendications 1 à 11, dans lequel la portion (6) provenant de l'emplacement bas (15) est tamisée par un second tamis (45'), les particules de calibres supérieurs à un calibre de tamisage du second tamis étant disposées dans un contenant correspondant destiné aux particules non-métalliques (4) de faible densité.
  13. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel l'étape (E1) de disposition d'une matière de base (1) est précédée par une étape (E0) de tamisage d'une matière brute (49) pour l'obtention de la matière de base (1), l'étape de tamisage consistant à éliminer les particules (2, 4) de la matière brute (49) dépassant un calibre déterminé.
  14. Procédé de séparation selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel les étapes sont répétées pour plusieurs lots de matière de base (1), chaque lot de matière de base (1), à l'exception du premier, comprenant un reliquat du lot précédent encore présent dans l'hydrocyclone (5) et un complément de matière de base (1).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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