CA3197814A1 - Procede de traitement de dechets verriers - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de production de matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé de fusion du verre comprenant : - l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières vitrifiable comprenant des matériaux de recyclage comprenant de la matière organique; - la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à l'aide de brûleurs immergés pour obtenir un bain de matière fondue; et - l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
Description
DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE TRAITEMENT DE DECHETS VERRIERS
La présente invention concerne un procédé de traitement de déchets verriers.
Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant le recyclage de matériaux à base de verre présentant une proportion importante de matières organiques en vue de former une matière minérale apte à être utilisée comme matière première vitrifiable dans un procédé de fusion du verre.
Il est connu de recycler des déchets verriers contenant des composants organiques en réintroduisant ces déchets dans les procédés de production de produits verriers. La présence de composés organiques peut cependant avoir un impact sur la qualité de la fusion et/ou du verre obtenu. On procède donc en général à l'élimination préalable des composants organiques, par exemple par combustion, avant l'enfournage des matières premières dans les fours de fusion. Plus récemment, le développement de fours à brûleurs immergés a permis de s'affranchir de cette étape. La fusion à l'aide de brûleurs immergés permet en effet la combustion des composants organiques introduits avec les matières premières à
recycler au coeur même du verre en fusion. Il a cependant été remarqué que le verre obtenu par ce procédé
pouvait présenter une qualité médiocre du fait notamment de la présence d'inclusions de particules de carbone.
Il a par ailleurs été remarqué que le recyclage de déchets verriers contenant des matières organiques directement dans les procédés de production de produits verriers a tendance à
perturber les conditions de fusion et de mise en forme des produits, ce qui a pour effet de limiter la quantité de déchets pouvant être introduits dans ces procédés.
TITRE : PROCEDE DE TRAITEMENT DE DECHETS VERRIERS
La présente invention concerne un procédé de traitement de déchets verriers.
Elle concerne plus particulièrement un procédé permettant le recyclage de matériaux à base de verre présentant une proportion importante de matières organiques en vue de former une matière minérale apte à être utilisée comme matière première vitrifiable dans un procédé de fusion du verre.
Il est connu de recycler des déchets verriers contenant des composants organiques en réintroduisant ces déchets dans les procédés de production de produits verriers. La présence de composés organiques peut cependant avoir un impact sur la qualité de la fusion et/ou du verre obtenu. On procède donc en général à l'élimination préalable des composants organiques, par exemple par combustion, avant l'enfournage des matières premières dans les fours de fusion. Plus récemment, le développement de fours à brûleurs immergés a permis de s'affranchir de cette étape. La fusion à l'aide de brûleurs immergés permet en effet la combustion des composants organiques introduits avec les matières premières à
recycler au coeur même du verre en fusion. Il a cependant été remarqué que le verre obtenu par ce procédé
pouvait présenter une qualité médiocre du fait notamment de la présence d'inclusions de particules de carbone.
Il a par ailleurs été remarqué que le recyclage de déchets verriers contenant des matières organiques directement dans les procédés de production de produits verriers a tendance à
perturber les conditions de fusion et de mise en forme des produits, ce qui a pour effet de limiter la quantité de déchets pouvant être introduits dans ces procédés.
2 Afin d'améliorer l'efficacité du recyclage des déchets verriers contenant des matières organiques, la présente invention propose un procédé de production de matière minérale, telle qu'un calcin, qui présente une qualité suffisante pour pouvoir être utilisée comme matière première dans les procédés de fusion du verre sans perturber significativement les conditions de fusion ou de mise en forme du verre.
Ainsi, un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de production de matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé
de fusion du verre comprenant :
- l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières vitrifiable comprenant des 1 0 matériaux de recyclage comprenant de la matière organique ;
- la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à
l'aide de brûleurs immergés pour obtenir un bain de matière fondue ; et - l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
L'utilisation de brûleurs immergés a pour avantage à la fois de pouvoir apporter une quantité importante d'oxygène au coeur du bain de matière fondue, et de brasser abondamment le bain de matière fondue favorisant ainsi l'homogénéisation du mélange et la digestion des éventuelles pollutions. Néanmoins, cela s'avère insuffisant, notamment dans le cas de recyclage de matériaux à base de verre comprenant des quantités importantes de matières organiques. Même en fournissant une quantité d'oxygène importante, la matière minérale produite présente des quantités significatives de particules de carbone, issues d'une combustion partielle des composés organiques. De même il s'est avéré
impossible de maîtriser ou même abaisser le redox de la matière minérale produite avec la seule utilisation de brûleurs immergés. Il a en effet été remarqué que, lorsqu'elle est utilisée dans les procédés de fusion, une matière minérale présentant un redox élevé est susceptible de créer une mousse
Ainsi, un premier aspect de la présente invention concerne un procédé de production de matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé
de fusion du verre comprenant :
- l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières vitrifiable comprenant des 1 0 matériaux de recyclage comprenant de la matière organique ;
- la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à
l'aide de brûleurs immergés pour obtenir un bain de matière fondue ; et - l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
L'utilisation de brûleurs immergés a pour avantage à la fois de pouvoir apporter une quantité importante d'oxygène au coeur du bain de matière fondue, et de brasser abondamment le bain de matière fondue favorisant ainsi l'homogénéisation du mélange et la digestion des éventuelles pollutions. Néanmoins, cela s'avère insuffisant, notamment dans le cas de recyclage de matériaux à base de verre comprenant des quantités importantes de matières organiques. Même en fournissant une quantité d'oxygène importante, la matière minérale produite présente des quantités significatives de particules de carbone, issues d'une combustion partielle des composés organiques. De même il s'est avéré
impossible de maîtriser ou même abaisser le redox de la matière minérale produite avec la seule utilisation de brûleurs immergés. Il a en effet été remarqué que, lorsqu'elle est utilisée dans les procédés de fusion, une matière minérale présentant un redox élevé est susceptible de créer une mousse
3 en surface du bain de verre. Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, il est supposé que le fer ferreux (FeO) réagit avec le sulfate contenu dans certaines matières premières, par exemple le calcin de verre plat, et produit du SO2 gazeux qui forme une mousse à la surface du bain de verre. La présence de cette couche de mousse détériore l'efficacité
des transferts d'énergie dans le four.
Il a été remarqué que l'utilisation combinée de brûleurs immergés et d'un oxydant solide permettait d'améliorer significativement la qualité de matière minérale produite, notamment en réduisant significativement, voire évitant la présence de particules de carbone dans la matière minérale produite, de sorte que celle-ci peut être utilisée dans les procédés de fusion du verre sans risque de perturbation de ceux-ci.
Le mélange de matières vitrifiable comprend typiquement au moins 50%, de préférence au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en poids de matériaux de recyclage. Des matières premières classiques, issues notamment de ressources naturelles, peuvent être ajoutées au mélange de matières vitrifiable, notamment pour ajuster la 1 5 composition de la matière minérale produite. Dans un mode de réalisation, le mélange de matières vitrifiable est constitué à 100% de matériaux de recyclage. Des exemples de matériaux de recyclage pouvant être utilisés dans le procédé selon l'invention comprennent les matériaux de recyclage à base de verre ou de céramique comprenant des matières organiques, tels que les déchets de fibres ou laines minérales notamment liées par un liant organique, le calcin ménager, souvent pollué par des déchets organiques, les déchets de verre feuilleté, etc. Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières vitrifiable peut être issu d'une source unique de matériaux de recyclage, notamment de déchets de laines minérales, de déchets de fibres de verre, ou de déchets de verres feuilletés.
Le mélange de matières vitrifiable présente typiquement au moins 1%, de préférence au moins 2%, plus
des transferts d'énergie dans le four.
Il a été remarqué que l'utilisation combinée de brûleurs immergés et d'un oxydant solide permettait d'améliorer significativement la qualité de matière minérale produite, notamment en réduisant significativement, voire évitant la présence de particules de carbone dans la matière minérale produite, de sorte que celle-ci peut être utilisée dans les procédés de fusion du verre sans risque de perturbation de ceux-ci.
Le mélange de matières vitrifiable comprend typiquement au moins 50%, de préférence au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en poids de matériaux de recyclage. Des matières premières classiques, issues notamment de ressources naturelles, peuvent être ajoutées au mélange de matières vitrifiable, notamment pour ajuster la 1 5 composition de la matière minérale produite. Dans un mode de réalisation, le mélange de matières vitrifiable est constitué à 100% de matériaux de recyclage. Des exemples de matériaux de recyclage pouvant être utilisés dans le procédé selon l'invention comprennent les matériaux de recyclage à base de verre ou de céramique comprenant des matières organiques, tels que les déchets de fibres ou laines minérales notamment liées par un liant organique, le calcin ménager, souvent pollué par des déchets organiques, les déchets de verre feuilleté, etc. Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières vitrifiable peut être issu d'une source unique de matériaux de recyclage, notamment de déchets de laines minérales, de déchets de fibres de verre, ou de déchets de verres feuilletés.
Le mélange de matières vitrifiable présente typiquement au moins 1%, de préférence au moins 2%, plus
4 préférentiellement au moins 5% en poids de matières organiques et typiquement jusqu'à 30%, voire jusqu'à 25%, ou même jusqu'à 20% en poids de matières organiques sur la base du poids total du mélange de matières vitrifiable. La quantité de matière organique peut être déterminée par mesure de la perte au feu à 650 C (variation de masse, exprimée en pourcentage en masse de la matière sèche, résultant du chauffage jusqu'à 650 C). Une quantité de matière organique élevée a pour avantage de contribuer, par sa combustion, à
fournir l'énergie nécessaire à la fusion du mélange de matières vitrifiable, permettant ainsi de réduire la quantité de combustible fournie par les brûleurs. Les matériaux de recyclage peuvent également comprendre une pollution métallique, par exemple de fer ou de cuivre 1 0 provenant notamment des déchets de déconstruction. Le mélange de matière première peut ainsi comprendre au moins 0,2%, voire au moins 0,5% en poids de particules métalliques.
La composition chimique, exprimée sous forme d'oxydes, du mélange de matières vitrifiable n'est pas particulièrement limitée. Elle peut notamment comprendre un taux de fer élevé, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous forme de Fe2O3, supérieure à 2%, de préférence supérieure à 3%, voire supérieure à 4% en poids et de préférence inférieure à 10%, inférieure à 8%. Il peut également s'agir de composition à faible teneur en fer, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous forme de Fe2O3, inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1,7%, plus préférentiellement inférieure à 1,5%, voire inférieure à 1% en poids. Il a en effet été remarqué que plus la teneur en fer est faible, plus il est difficile de maîtriser le redox de la matière minérale produite.
Le procédé selon l'invention permet une maîtrise plus aisée du redox de la matière minérale produite, y compris pour des compositions à faible teneur en fer.
Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières vitrifiable peut présenter une composition qui renferme les constituants ci-après, dans les proportions pondérales sur la
fournir l'énergie nécessaire à la fusion du mélange de matières vitrifiable, permettant ainsi de réduire la quantité de combustible fournie par les brûleurs. Les matériaux de recyclage peuvent également comprendre une pollution métallique, par exemple de fer ou de cuivre 1 0 provenant notamment des déchets de déconstruction. Le mélange de matière première peut ainsi comprendre au moins 0,2%, voire au moins 0,5% en poids de particules métalliques.
La composition chimique, exprimée sous forme d'oxydes, du mélange de matières vitrifiable n'est pas particulièrement limitée. Elle peut notamment comprendre un taux de fer élevé, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous forme de Fe2O3, supérieure à 2%, de préférence supérieure à 3%, voire supérieure à 4% en poids et de préférence inférieure à 10%, inférieure à 8%. Il peut également s'agir de composition à faible teneur en fer, présentant typiquement une teneur en fer total, exprimé sous forme de Fe2O3, inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1,7%, plus préférentiellement inférieure à 1,5%, voire inférieure à 1% en poids. Il a en effet été remarqué que plus la teneur en fer est faible, plus il est difficile de maîtriser le redox de la matière minérale produite.
Le procédé selon l'invention permet une maîtrise plus aisée du redox de la matière minérale produite, y compris pour des compositions à faible teneur en fer.
Dans certains modes de réalisation, le mélange de matières vitrifiable peut présenter une composition qui renferme les constituants ci-après, dans les proportions pondérales sur la
5 base de la partie minérale du mélange de matières vitrifiable, définies par les limites suivantes définies :
SiO2 35 à 80%, A1203 0 à 30%, Ca0+Mg0 2 à 35%, Na20+K20 0 à 30%, étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est typiquement de 50 à 80% en poids.
De façon préférée, le mélange de matières vitrifiable présente une composition qui 1 0 renferme les constituants ci-après, dans les proportions pondérales sur la base de la partie minérale du mélange de matières vitrifiable, définies par les limites suivantes :
SiO2 50 à 75%, A1203 0 à 8%, Ca0+Mg0 2 à 20%, Fe2O3 0 à 2%, Na20+K20 12 à 20%, B203 0 à 10%.
Le mélange de matières vitrifiable est introduit dans une cuve principale de préférence à
l'aide d'une enfourneuse. L'enfournement est avantageusement un enfournement profond, c'est-à-dire un enfournement du mélange de matières vitrifiable en dessous du niveau du bain de matières fondues. Un exemple d'enfourneuse permettant un enfournement profond est décrit par exemple dans W02012132184.
La cuve principale constitue un four à brûleurs immergés, souvent désigné par l'appellation SBM (Submerged Burner Melter) ou SCM (Submerged Combustion Melter). La
SiO2 35 à 80%, A1203 0 à 30%, Ca0+Mg0 2 à 35%, Na20+K20 0 à 30%, étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est typiquement de 50 à 80% en poids.
De façon préférée, le mélange de matières vitrifiable présente une composition qui 1 0 renferme les constituants ci-après, dans les proportions pondérales sur la base de la partie minérale du mélange de matières vitrifiable, définies par les limites suivantes :
SiO2 50 à 75%, A1203 0 à 8%, Ca0+Mg0 2 à 20%, Fe2O3 0 à 2%, Na20+K20 12 à 20%, B203 0 à 10%.
Le mélange de matières vitrifiable est introduit dans une cuve principale de préférence à
l'aide d'une enfourneuse. L'enfournement est avantageusement un enfournement profond, c'est-à-dire un enfournement du mélange de matières vitrifiable en dessous du niveau du bain de matières fondues. Un exemple d'enfourneuse permettant un enfournement profond est décrit par exemple dans W02012132184.
La cuve principale constitue un four à brûleurs immergés, souvent désigné par l'appellation SBM (Submerged Burner Melter) ou SCM (Submerged Combustion Melter). La
6 cuve principale peut être une cuve à parois réfractaires classiquement utilisée dans la fusion du verre. Alternativement, la cuve principale peut être une cuve, dite waterjacket, comprenant des parois métalliques nues, c'est-à-dire non protégées par des matériaux réfractaires, qui sont parcourues par un système de conduites internes dans lesquelles on fait circuler un liquide de refroidissement, par exemple de l'eau. La cuve principale comprend un ou plusieurs brûleurs immergés. Un exemple de four à brûleurs immergés adapté à la présente invention est décrit dans le document W02013186480.
On entend par brûleurs immergés , des brûleurs configurés de manière à ce que les flammes qu'ils génèrent se développent au sein même du bain de la matière fondue. Ils sont 1 0 généralement disposés de manière à affleurer au niveau de la sole. Les brûleurs immergés utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent être de forme cylindrique comme illustré par exemple sur la figure 5 de W09935099 ou de forme linéaire comme décrit par exemple dans W02013117851.
Les brûleurs immergés sont alimentés en gaz combustible et en comburant. Le 1 5 comburant alimentant le brûleur immergé est gazeux. Il comprend de préférence au moins 80% en volume d'oxygène. Il s'agit typiquement d'air enrichi en oxygène ou d'oxygène pur.
Le combustible, typiquement gazeux, alimentant le brûleur immergé est généralement du gaz naturel. Le mélange combustible/comburant peut être un mélange pauvre en combustible, c'est-à-dire présentant un rapport molaire oxygène/combustible sur-stoechiométrique. L'excès 20 d'oxygène peut en effet contribuer en partie à l'oxydation des matières organiques contenues dans le mélange de matières vitrifiable. Alternativement, au moins une partie de l'oxygène peut être fournie par des bouillonneurs distincts des brûleurs immergés. Les bouillonneurs sont en général également disposés au niveau de la sole de la cuve principale.
Le rapport entre
On entend par brûleurs immergés , des brûleurs configurés de manière à ce que les flammes qu'ils génèrent se développent au sein même du bain de la matière fondue. Ils sont 1 0 généralement disposés de manière à affleurer au niveau de la sole. Les brûleurs immergés utilisés dans le cadre de la présente invention peuvent être de forme cylindrique comme illustré par exemple sur la figure 5 de W09935099 ou de forme linéaire comme décrit par exemple dans W02013117851.
Les brûleurs immergés sont alimentés en gaz combustible et en comburant. Le 1 5 comburant alimentant le brûleur immergé est gazeux. Il comprend de préférence au moins 80% en volume d'oxygène. Il s'agit typiquement d'air enrichi en oxygène ou d'oxygène pur.
Le combustible, typiquement gazeux, alimentant le brûleur immergé est généralement du gaz naturel. Le mélange combustible/comburant peut être un mélange pauvre en combustible, c'est-à-dire présentant un rapport molaire oxygène/combustible sur-stoechiométrique. L'excès 20 d'oxygène peut en effet contribuer en partie à l'oxydation des matières organiques contenues dans le mélange de matières vitrifiable. Alternativement, au moins une partie de l'oxygène peut être fournie par des bouillonneurs distincts des brûleurs immergés. Les bouillonneurs sont en général également disposés au niveau de la sole de la cuve principale.
Le rapport entre
7 le débit volumique d'oxygène et celui du gaz combustible est typiquement d'au moins 2, de préférence de 2,1 à 3,5.
Il a cependant été observé que, même avec une sur-stoechiométrie en oxygène élevée, il était impossible de s'affranchir de la présence de particules de carbone lors de la fusion de matières premières comprenant des quantités importantes de matières organiques. L'ajout d'un oxydant solide en combinaison d'une fusion à l'aide de brûleurs immergés, de préférence en excès d'oxygène par apport sur-stoechiométrique d'oxygène au niveau des brûleurs immergés ou introduction d'oxygène à l'aide de bouillonneurs d'oxygène, permet de pallier cet inconvénient.
1 0 L'oxydant solide, typiquement sous forme de poudre ou granulaire, peut être choisi parmi les nitrates, notamment le nitrate de sodium, les sulfates, notamment les sulfates de sodium ou de calcium (sous toutes leurs formes d'hydratation), le dichromate de potassium, les peroxydes, notamment les peroxydes de potassium ou de calcium, l'oxyde de cérium et les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de manganèse (III) (Mn203), l'oxyde de manganèse (II, III) (Mn304) et les permanganates notamment de sodium, de potassium, de calcium ou de magnésium. De préférence, l'oxydant solide est choisi parmi les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse. Il peut être éventuellement apporté sous forme de produit chimique, de minerai ou par matériaux de recyclage, notamment des matériaux à base de plâtre dans le cas du sulfate de calcium. Dans certains modes de réalisation, l'oxydant solide n'est pas choisi parmi les sulfates. Leur utilisation comme oxydant provoque en effet une augmentation des émissions d'oxydes de soufre (S0x) dans les fumées qui sont à éviter d'un point de vue environnemental et impliquent des installations de traitement onéreuses.
Il a cependant été observé que, même avec une sur-stoechiométrie en oxygène élevée, il était impossible de s'affranchir de la présence de particules de carbone lors de la fusion de matières premières comprenant des quantités importantes de matières organiques. L'ajout d'un oxydant solide en combinaison d'une fusion à l'aide de brûleurs immergés, de préférence en excès d'oxygène par apport sur-stoechiométrique d'oxygène au niveau des brûleurs immergés ou introduction d'oxygène à l'aide de bouillonneurs d'oxygène, permet de pallier cet inconvénient.
1 0 L'oxydant solide, typiquement sous forme de poudre ou granulaire, peut être choisi parmi les nitrates, notamment le nitrate de sodium, les sulfates, notamment les sulfates de sodium ou de calcium (sous toutes leurs formes d'hydratation), le dichromate de potassium, les peroxydes, notamment les peroxydes de potassium ou de calcium, l'oxyde de cérium et les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse (Mn02), l'oxyde de manganèse (III) (Mn203), l'oxyde de manganèse (II, III) (Mn304) et les permanganates notamment de sodium, de potassium, de calcium ou de magnésium. De préférence, l'oxydant solide est choisi parmi les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse. Il peut être éventuellement apporté sous forme de produit chimique, de minerai ou par matériaux de recyclage, notamment des matériaux à base de plâtre dans le cas du sulfate de calcium. Dans certains modes de réalisation, l'oxydant solide n'est pas choisi parmi les sulfates. Leur utilisation comme oxydant provoque en effet une augmentation des émissions d'oxydes de soufre (S0x) dans les fumées qui sont à éviter d'un point de vue environnemental et impliquent des installations de traitement onéreuses.
8 L'oxydant solide peut être ajouté directement dans la cuve principale. Il peut être alors introduit en mélange avec le mélange de matières vitrifiable. Alternativement, il peut être introduit par une enfourneuse distincte disposé sur une paroi latérale de la cuve principale.
Dans un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend le transfert du bain de matière fondue depuis la cuve principale vers une cuve auxiliaire, l'oxydant solide étant introduit en aval de la cuve principale. L'oxydant solide peut alors être introduit au cours du transfert du bain de matière fondue, typiquement dans le canal d'alimentation de la cuve auxiliaire, par exemple par une enfourneuse située sur la voute du canal d'alimentation.
Alternativement, l'oxydant solide peut être introduit directement dans la cuve auxiliaire, par 1 0 exemple par une enfourneuse située sur une paroi latérale de la cuve auxiliaire.
Quel que soit le mode d'introduction de l'oxydant solide, celui-ci est en général ajouté à
hauteur de 0,5 à 8%, de préférence de 1 à 5%, en poids par rapport au débit du mélange de matières vitrifiable. L'introduction de l'oxydant solide peut se faire de manière continue ou intermittente. En cas d'introduction intermittente, la quantité ajoutée s'entend en quantité
1 5 moyenne sur le temps de séjour moyen de la matière fondue dans la cuve dans laquelle est ajoutée l'oxydant.
La nature de la cuve auxiliaire n'est pas particulièrement limitée. Il peut s'agir d'une cuve à paroi réfractaire ou d'une cuve dite waterjacket. Elle comprend typiquement des moyens de chauffage qui peuvent être notamment choisis parmi des électrodes, des brûleurs 20 aériens, des brûleurs immergés ou les combinaisons de ceux-ci. Le bain de matière fondu est de préférence maintenu à une température de 1000 à 1300 C, de préférence 1050 à 1250 C.
La cuve auxiliaire comprend avantageusement des moyens de brassage du bain de matière fondue. Ceux-ci peuvent être choisis parmi des bouillonneurs, typiquement alimentés
Dans un mode de réalisation préféré, le procédé selon l'invention comprend le transfert du bain de matière fondue depuis la cuve principale vers une cuve auxiliaire, l'oxydant solide étant introduit en aval de la cuve principale. L'oxydant solide peut alors être introduit au cours du transfert du bain de matière fondue, typiquement dans le canal d'alimentation de la cuve auxiliaire, par exemple par une enfourneuse située sur la voute du canal d'alimentation.
Alternativement, l'oxydant solide peut être introduit directement dans la cuve auxiliaire, par 1 0 exemple par une enfourneuse située sur une paroi latérale de la cuve auxiliaire.
Quel que soit le mode d'introduction de l'oxydant solide, celui-ci est en général ajouté à
hauteur de 0,5 à 8%, de préférence de 1 à 5%, en poids par rapport au débit du mélange de matières vitrifiable. L'introduction de l'oxydant solide peut se faire de manière continue ou intermittente. En cas d'introduction intermittente, la quantité ajoutée s'entend en quantité
1 5 moyenne sur le temps de séjour moyen de la matière fondue dans la cuve dans laquelle est ajoutée l'oxydant.
La nature de la cuve auxiliaire n'est pas particulièrement limitée. Il peut s'agir d'une cuve à paroi réfractaire ou d'une cuve dite waterjacket. Elle comprend typiquement des moyens de chauffage qui peuvent être notamment choisis parmi des électrodes, des brûleurs 20 aériens, des brûleurs immergés ou les combinaisons de ceux-ci. Le bain de matière fondu est de préférence maintenu à une température de 1000 à 1300 C, de préférence 1050 à 1250 C.
La cuve auxiliaire comprend avantageusement des moyens de brassage du bain de matière fondue. Ceux-ci peuvent être choisis parmi des bouillonneurs, typiquement alimentés
9 en air, en air enrichi en oxygène ou en oxygène, des mélangeurs mécaniques ou des brûleurs immergés. Les moyens de brassage permettent un mélange homogène de l'oxydant solide dans le bain de matière fondue en créant notamment des zones d'agitation intense dans la cuve auxiliaire. La cuve auxiliaire selon l'invention n'est par conséquent pas adaptée à
l'affinage. Dans un mode de réalisation préféré, la cuve auxiliaire comprend un ou plusieurs brûleurs immergés. Il a en effet été observé de façon surprenante que l'utilisation de brûleurs immergés au niveau de la cuve auxiliaire permettait à la fois une meilleure maîtrise du redox de la matière minérale formée et d'atteindre des valeurs de redox plus basses.
Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, il est supposé que l'agitation induite par les brûleurs 1 0 immergés permet une homogénéisation améliorée de l'oxydant solide et favorise une réaction rapide de ce dernier avec le bain de matière fondue.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale, typiquement un calcin, issue de matériaux de recyclage présentant une qualité supérieure en terme de limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise du redox.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale, typiquement un calcin, issue au moins en partie de matériaux de recyclage, présentant une qualité supérieure en terme de limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise du redox. La présente invention concerne ainsi également une matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé de fusion du verre, susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'invention, issue, au moins en partie, de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et est essentiellement exempte de particules de carbone.
La matière minérale selon l'invention est de préférence un calcin issu principalement de matériaux de recyclage (typiquement au moins 50%, de préférence au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en poids) destiné à être utilisé comme matière première dans un procédé de fusion. Il peut s'agir d'un calcin chaud, c'est-à-dire sous forme liquide (typiquement un bain de verre fondu), ou d'un calcin froid, c'est-à-dire sous forme solide (typiquement des particules de verre broyé ou granulé à l'eau).
La matière minérale selon l'invention est essentiellement exempte de particules de carbone. A ce titre, elle présente typiquement une quantité de carbone total inférieure à 0,1%, de préférence inférieure à 0,05%, voire inférieure à 0,01%. La quantité de carbone total est déterminée par fusion de la matière minérale, typiquement à 1300 C, sous atmosphère de dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone émis par spectrométrie infrarouge.
La matière minérale présente typiquement un redox inférieur à 0,95, de préférence inférieur à 0,9, plus préférentiellement inférieur à 0,7, voire inférieur à
0,5, par exemple de 0,1, voire 0,15, ou même 0,2 à 0,9, voire 0,7, ou même 0,5, par exemple de 0,1 à 0,9 ou de 0,2 à 0,7. Dans un mode de réalisation particulier, la matière minérale peut présenter un redox de 0,3, voire 0,5 à 0,9, voire 0,7. Dans un autre mode de réalisation, la matière minérale peut présenter un redox de 0,1, voire 0,15 à 0,5, voire 0,3. Le redox correspond au rapport 1 5 pondéral entre la teneur en fer ferreux (Fe2+), exprimée en Fe2O3, et la teneur totale en fer, exprimée en Fe2O3.
La matière minérale présente typiquement une fraction volumique de bulles d'au moins 0,05. La fraction volumique de bulles B peut être déterminée en évaluant la densité apparente d'un bloc de verre pbulk par rapport à la densité du verre pglass selon la formule B = 1 ¨ ( pbulk Pglass ).
La matière minérale présente typiquement une composition qui comprend les constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les limites suivantes:
SiO2 35 à 80%, A1203 0 à 30%, Ca0+Mg0 2 à 35%, Na20+K20 0 à 30%, étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est de préférence de 50 à 80%.
De préférence, la matière minérale présente typiquement une composition qui comprend les constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les limites suivantes:
SiO2 50 à 75%, Al2O3 0 à 8%, Ca0+Mg0 2 à 20%, Fe2O3 0 à 2%, Na20+K20 12 à 20%, B203 0 à 10%.
Par la limitation de la quantité de particules de carbone et la maîtrise du redox, la matière minérale selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être utilisée comme matière 1 5 première dans les procédés de fusion du verre, notamment en fusion électrique, sans risque de perturbation de ceux-ci. En particulier, la génération de mousse en présence de matières premières porteur de sulfate peut être évitée, et la hausse de température de fusion limitée.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de laine minérale comprenant la fourniture d'une matière fondue à fibrer et le fibrage de la matière fondue à
fibrer, caractérisé en ce que la matière fondue à fibrer est issue au moins en partie de la matière minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans certains modes de réalisations, l'étape de fourniture d'une matière fondue comprend la fourniture d'un mélange de matière(s) première(s) et, le cas échant, la fusion du mélange de matière(s) première(s) pour obtenir une matière fondue à
fibrer, dans laquelle le mélange de matière(s) première(s) comprend au moins 20%, de préférence au moins 50%, voire au moins 70%, ou même au moins 80%, en poids de matière minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, le mélange de matière(s) première(s), et par conséquent la matière fondue à fibrer, est essentiellement constitué de la matière minérale selon l'invention. La matière fondue à fibrer peut être un calcin chaud issu directement du procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans ce cas, le procédé de fabrication de laine minérale comprend la production de matière minérale selon le procédé
décrit ci-dessus, ladite matière minérale étant une matière minérale fondue, et le fibrage de la matière minérale fondue. En particulier, la matière minérale est de préférence acheminée vers un organe de fibrage en sortie de la cuve auxiliaire. Alternativement, le bain de verre fondu peut être obtenu par fusion d'un calcin froid issu du procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans ce cas, le procédé de fabrication de laine minérale comprend la production de matière minérale selon le procédé décrit ci-dessus, la matière minérale étant une matière minérale solide, la fusion de la matière minérale solide pour obtenir une matière fondue à fibrer, et le fibrage du bain de matière fondue à fibrer.
Le fibrage peut être réalisé par toute méthode connue de l'homme du métier. Il peut s'agir notamment d'une méthode de fibrage par centrifugation externe ou par centrifugation interne. Les méthodes de centrifugation externe utilisent typiquement une cascade de roues de centrifugation alimentées en matière fondue à fibrer par un dispositif de distribution, comme décrit par exemple dans les demandes EP 0465310 ou EP 0439385. Dans les méthodes de centrifugation interne un filet de matière fondue à fibrer est introduit dans une assiette de fibrage tournant à grande vitesse et percée à sa périphérie d'un très grand nombre d'orifices par lesquels le verre est projeté sous forme de filaments sous l'effet de la force centrifuge. Ces filaments sont alors soumis à l'action d'un courant annulaire d'étirage à
température et vitesse élevées longeant la paroi du centrifugeur, courant qui les amincit et les transforme en fibres.
Le fibrage est de préférence réalisé par centrifugation interne, notamment à
l'aide d'un organe de fibrage tel que décrit dans la demande FR 1382917.
La présente invention concerne enfin une laine minérale directement obtenue à
partir de la matière minérale selon l'invention ou de la matière minérale obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. En d'autres termes, la laine minérale est obtenue à partir d'une matière fondue constituée de la matière minérale selon l'invention ou de la matière minérale obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. A ce titre, la laine minérale selon l'invention présente la même composition que 1 0 la matière minérale selon l'invention. Les caractéristiques de composition (dont la teneur en carbone total et le redox) décrites pour la matière minérale s'appliquent donc également à la laine minérale selon l'invention. En particulier, la laine minérale selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
La présente invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants.
Dans chacun des exemples suivants, un mélange de matières vitrifiable constitué à
100% de déchets de laine minérale broyée comprenant 8% en poids de composés organiques est introduit à l'aide d'une enfourneuse dans un four à brûleurs immergés.
Une première série d'exemples (Cl, 11 et 12) est réalisée dans un four SBM
comprenant une cuve principale à parois réfractaires (R) d'une surface de 0,5 m2 et un brûleur immergé de 150 kW alimenté par un mélange oxygène/gaz naturel avec un rapport entre le débit volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de 2,5. Dans ces trois exemples, la cuve principale comprend également des bouillonneurs d'oxygène alimentés avec un débit d'oxygène de 30 Nm3/h. Le four présente une tirée de 10 t/j.
Une deuxième série d'exemples (C2, 13 et 14) est réalisée dans un four SBM
comprenant une cuve principale à parois métalliques, dite waterjacket (WJ), d'une surface de 0,3 m2 et trois brûleurs immergés de 110 kW alimentés par un mélange oxygène/gaz naturel avec un rapport entre le débit volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de 2,5. Le four présente une tirée de 3 t/j.
Dans l'exemple 11 selon l'invention, de l'oxyde de manganèse (Mn02) est introduit dans la cuve principale en mélange avec la laine minérale broyée.
Dans les exemples 12 à 14 selon l'invention, le bain de matière fondue obtenu en sortie de la cuve principale est transféré dans une cuve auxiliaire et de l'oxyde de manganèse (Mn02) est introduit au niveau du canal d'alimentation de la cuve auxiliaire.
Dans l'exemple 12, la cuve auxiliaire est une cuve à parois réfractaire (R) équipée d'un brûleur immergé
similaire à la cuve principale. Dans l'exemples 13, la cuve auxiliaire est une cuve réfractaire (R) équipée de brûleurs aériens et de bouillonneurs sur la trajectoire d'écoulement de la matière fondue. Dans l'exemple 14, la cuve auxiliaire est une cuve dite waterjacket (WJ) à
brûleurs immergés similaire à la cuve principale.
Dans chacun des exemples II à 14, l'oxyde de manganèse est introduit à hauteur de 2 %
en poids de la tirée, soit un débit massique de 8,3 kg/h pour 11 et 12 et 2,5 kg/h pour 13 et 14.
Les exemples Cl te C2 sont des exemples comparatifs dans lesquels aucun oxydant solide n'a été introduit.
Le bain de matière fondue est récupéré en sortie de la cuve principale (Cl, C2 et I1) ou de la cuve auxiliaire (12, 13 et 14) sous forme de calcin. Les compositions des calcins produits et leurs propriétés sont présentées dans le tableau 1.
La présence de particules de carbone est déterminée par observation visuelle indique la présence de particules de carbone visibles à l'oeil nu et -l'absence de particules de carbone visibles à l'oeil nu.
La quantité de carbone total est déterminée par fusion de la matière minérale à 1300 C
sous atmosphère de dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone émis par spectrométrie infrarouge.
Le redox est déterminé par analyse de Fe0 par voie humide.
[Table 1]
Cl C2 Il 12 13 Cuve principale R WJ R R WJ
WJ
Cuve auxiliaire - - - R R
WJ
Mélangeurs cuve - - - BI B
BI
auxiliaire Rapport 02/gaz naturel 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Débit 02 additionnel 30 a) _ 30 a) 30 a) _ _ (Nm3/h) Ajout Mn02 - - 2 b) 2 c) 2 e) 2 c) (% tirée) Redox 0,9 1 0,9 0,4 0,6 0,2 Particules de carbone + +
Carbone total (%) >>0.1 >>0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 R: cuve réfractaire WJ : cuve waterjacket BI: brûleur immergé
B: bouilloneurs a) dans la cuve principale b) dans la cuve principale avec le mélange de matières vitrifiable c) dans le canal d'alimentation entre la cuve principale et la cuve secondaire Comparés aux calcins obtenus dans les exemples Cl et C2, les calcins des exemples I1 à 13 selon l'invention s'avèrent de meilleure qualité non seulement du fait qu'ils sont essentiellement exempts de particules de carbone, mais également du fait d'une meilleure maitrise du redox. En particulier, l'introduction de l'oxydant en aval de la cuve principale, comme dans les exemples 12 à 14 permettent, en fonction de la quantité
d'oxydant introduit, d'ajuster le redox souhaité jusqu'à des valeurs relativement basses.
l'affinage. Dans un mode de réalisation préféré, la cuve auxiliaire comprend un ou plusieurs brûleurs immergés. Il a en effet été observé de façon surprenante que l'utilisation de brûleurs immergés au niveau de la cuve auxiliaire permettait à la fois une meilleure maîtrise du redox de la matière minérale formée et d'atteindre des valeurs de redox plus basses.
Sans vouloir être lié à une quelconque théorie, il est supposé que l'agitation induite par les brûleurs 1 0 immergés permet une homogénéisation améliorée de l'oxydant solide et favorise une réaction rapide de ce dernier avec le bain de matière fondue.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale, typiquement un calcin, issue de matériaux de recyclage présentant une qualité supérieure en terme de limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise du redox.
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir une matière minérale, typiquement un calcin, issue au moins en partie de matériaux de recyclage, présentant une qualité supérieure en terme de limitation de la quantité de particules de carbone et de maîtrise du redox. La présente invention concerne ainsi également une matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé de fusion du verre, susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'invention, issue, au moins en partie, de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et est essentiellement exempte de particules de carbone.
La matière minérale selon l'invention est de préférence un calcin issu principalement de matériaux de recyclage (typiquement au moins 50%, de préférence au moins 70%, plus préférentiellement au moins 80%, voire au moins 90% en poids) destiné à être utilisé comme matière première dans un procédé de fusion. Il peut s'agir d'un calcin chaud, c'est-à-dire sous forme liquide (typiquement un bain de verre fondu), ou d'un calcin froid, c'est-à-dire sous forme solide (typiquement des particules de verre broyé ou granulé à l'eau).
La matière minérale selon l'invention est essentiellement exempte de particules de carbone. A ce titre, elle présente typiquement une quantité de carbone total inférieure à 0,1%, de préférence inférieure à 0,05%, voire inférieure à 0,01%. La quantité de carbone total est déterminée par fusion de la matière minérale, typiquement à 1300 C, sous atmosphère de dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone émis par spectrométrie infrarouge.
La matière minérale présente typiquement un redox inférieur à 0,95, de préférence inférieur à 0,9, plus préférentiellement inférieur à 0,7, voire inférieur à
0,5, par exemple de 0,1, voire 0,15, ou même 0,2 à 0,9, voire 0,7, ou même 0,5, par exemple de 0,1 à 0,9 ou de 0,2 à 0,7. Dans un mode de réalisation particulier, la matière minérale peut présenter un redox de 0,3, voire 0,5 à 0,9, voire 0,7. Dans un autre mode de réalisation, la matière minérale peut présenter un redox de 0,1, voire 0,15 à 0,5, voire 0,3. Le redox correspond au rapport 1 5 pondéral entre la teneur en fer ferreux (Fe2+), exprimée en Fe2O3, et la teneur totale en fer, exprimée en Fe2O3.
La matière minérale présente typiquement une fraction volumique de bulles d'au moins 0,05. La fraction volumique de bulles B peut être déterminée en évaluant la densité apparente d'un bloc de verre pbulk par rapport à la densité du verre pglass selon la formule B = 1 ¨ ( pbulk Pglass ).
La matière minérale présente typiquement une composition qui comprend les constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les limites suivantes:
SiO2 35 à 80%, A1203 0 à 30%, Ca0+Mg0 2 à 35%, Na20+K20 0 à 30%, étant entendu que la somme des teneurs en SiO2 et A1203 est de préférence de 50 à 80%.
De préférence, la matière minérale présente typiquement une composition qui comprend les constituants ci-après, dans les proportions pondérales, définies par les limites suivantes:
SiO2 50 à 75%, Al2O3 0 à 8%, Ca0+Mg0 2 à 20%, Fe2O3 0 à 2%, Na20+K20 12 à 20%, B203 0 à 10%.
Par la limitation de la quantité de particules de carbone et la maîtrise du redox, la matière minérale selon l'invention présente l'avantage de pouvoir être utilisée comme matière 1 5 première dans les procédés de fusion du verre, notamment en fusion électrique, sans risque de perturbation de ceux-ci. En particulier, la génération de mousse en présence de matières premières porteur de sulfate peut être évitée, et la hausse de température de fusion limitée.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de laine minérale comprenant la fourniture d'une matière fondue à fibrer et le fibrage de la matière fondue à
fibrer, caractérisé en ce que la matière fondue à fibrer est issue au moins en partie de la matière minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans certains modes de réalisations, l'étape de fourniture d'une matière fondue comprend la fourniture d'un mélange de matière(s) première(s) et, le cas échant, la fusion du mélange de matière(s) première(s) pour obtenir une matière fondue à
fibrer, dans laquelle le mélange de matière(s) première(s) comprend au moins 20%, de préférence au moins 50%, voire au moins 70%, ou même au moins 80%, en poids de matière minérale selon l'invention ou obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, le mélange de matière(s) première(s), et par conséquent la matière fondue à fibrer, est essentiellement constitué de la matière minérale selon l'invention. La matière fondue à fibrer peut être un calcin chaud issu directement du procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans ce cas, le procédé de fabrication de laine minérale comprend la production de matière minérale selon le procédé
décrit ci-dessus, ladite matière minérale étant une matière minérale fondue, et le fibrage de la matière minérale fondue. En particulier, la matière minérale est de préférence acheminée vers un organe de fibrage en sortie de la cuve auxiliaire. Alternativement, le bain de verre fondu peut être obtenu par fusion d'un calcin froid issu du procédé de production de matière minérale selon l'invention. Dans ce cas, le procédé de fabrication de laine minérale comprend la production de matière minérale selon le procédé décrit ci-dessus, la matière minérale étant une matière minérale solide, la fusion de la matière minérale solide pour obtenir une matière fondue à fibrer, et le fibrage du bain de matière fondue à fibrer.
Le fibrage peut être réalisé par toute méthode connue de l'homme du métier. Il peut s'agir notamment d'une méthode de fibrage par centrifugation externe ou par centrifugation interne. Les méthodes de centrifugation externe utilisent typiquement une cascade de roues de centrifugation alimentées en matière fondue à fibrer par un dispositif de distribution, comme décrit par exemple dans les demandes EP 0465310 ou EP 0439385. Dans les méthodes de centrifugation interne un filet de matière fondue à fibrer est introduit dans une assiette de fibrage tournant à grande vitesse et percée à sa périphérie d'un très grand nombre d'orifices par lesquels le verre est projeté sous forme de filaments sous l'effet de la force centrifuge. Ces filaments sont alors soumis à l'action d'un courant annulaire d'étirage à
température et vitesse élevées longeant la paroi du centrifugeur, courant qui les amincit et les transforme en fibres.
Le fibrage est de préférence réalisé par centrifugation interne, notamment à
l'aide d'un organe de fibrage tel que décrit dans la demande FR 1382917.
La présente invention concerne enfin une laine minérale directement obtenue à
partir de la matière minérale selon l'invention ou de la matière minérale obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. En d'autres termes, la laine minérale est obtenue à partir d'une matière fondue constituée de la matière minérale selon l'invention ou de la matière minérale obtenue par le procédé de production de matière minérale selon l'invention. A ce titre, la laine minérale selon l'invention présente la même composition que 1 0 la matière minérale selon l'invention. Les caractéristiques de composition (dont la teneur en carbone total et le redox) décrites pour la matière minérale s'appliquent donc également à la laine minérale selon l'invention. En particulier, la laine minérale selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
La présente invention est illustrée par les exemples non limitatifs suivants.
Dans chacun des exemples suivants, un mélange de matières vitrifiable constitué à
100% de déchets de laine minérale broyée comprenant 8% en poids de composés organiques est introduit à l'aide d'une enfourneuse dans un four à brûleurs immergés.
Une première série d'exemples (Cl, 11 et 12) est réalisée dans un four SBM
comprenant une cuve principale à parois réfractaires (R) d'une surface de 0,5 m2 et un brûleur immergé de 150 kW alimenté par un mélange oxygène/gaz naturel avec un rapport entre le débit volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de 2,5. Dans ces trois exemples, la cuve principale comprend également des bouillonneurs d'oxygène alimentés avec un débit d'oxygène de 30 Nm3/h. Le four présente une tirée de 10 t/j.
Une deuxième série d'exemples (C2, 13 et 14) est réalisée dans un four SBM
comprenant une cuve principale à parois métalliques, dite waterjacket (WJ), d'une surface de 0,3 m2 et trois brûleurs immergés de 110 kW alimentés par un mélange oxygène/gaz naturel avec un rapport entre le débit volumique d'oxygène et celui de gaz naturel de 2,5. Le four présente une tirée de 3 t/j.
Dans l'exemple 11 selon l'invention, de l'oxyde de manganèse (Mn02) est introduit dans la cuve principale en mélange avec la laine minérale broyée.
Dans les exemples 12 à 14 selon l'invention, le bain de matière fondue obtenu en sortie de la cuve principale est transféré dans une cuve auxiliaire et de l'oxyde de manganèse (Mn02) est introduit au niveau du canal d'alimentation de la cuve auxiliaire.
Dans l'exemple 12, la cuve auxiliaire est une cuve à parois réfractaire (R) équipée d'un brûleur immergé
similaire à la cuve principale. Dans l'exemples 13, la cuve auxiliaire est une cuve réfractaire (R) équipée de brûleurs aériens et de bouillonneurs sur la trajectoire d'écoulement de la matière fondue. Dans l'exemple 14, la cuve auxiliaire est une cuve dite waterjacket (WJ) à
brûleurs immergés similaire à la cuve principale.
Dans chacun des exemples II à 14, l'oxyde de manganèse est introduit à hauteur de 2 %
en poids de la tirée, soit un débit massique de 8,3 kg/h pour 11 et 12 et 2,5 kg/h pour 13 et 14.
Les exemples Cl te C2 sont des exemples comparatifs dans lesquels aucun oxydant solide n'a été introduit.
Le bain de matière fondue est récupéré en sortie de la cuve principale (Cl, C2 et I1) ou de la cuve auxiliaire (12, 13 et 14) sous forme de calcin. Les compositions des calcins produits et leurs propriétés sont présentées dans le tableau 1.
La présence de particules de carbone est déterminée par observation visuelle indique la présence de particules de carbone visibles à l'oeil nu et -l'absence de particules de carbone visibles à l'oeil nu.
La quantité de carbone total est déterminée par fusion de la matière minérale à 1300 C
sous atmosphère de dioxygène, et mesure de la quantité de dioxyde de carbone émis par spectrométrie infrarouge.
Le redox est déterminé par analyse de Fe0 par voie humide.
[Table 1]
Cl C2 Il 12 13 Cuve principale R WJ R R WJ
WJ
Cuve auxiliaire - - - R R
WJ
Mélangeurs cuve - - - BI B
BI
auxiliaire Rapport 02/gaz naturel 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 Débit 02 additionnel 30 a) _ 30 a) 30 a) _ _ (Nm3/h) Ajout Mn02 - - 2 b) 2 c) 2 e) 2 c) (% tirée) Redox 0,9 1 0,9 0,4 0,6 0,2 Particules de carbone + +
Carbone total (%) >>0.1 >>0.1 <0.1 <0.1 <0.1 <0.1 R: cuve réfractaire WJ : cuve waterjacket BI: brûleur immergé
B: bouilloneurs a) dans la cuve principale b) dans la cuve principale avec le mélange de matières vitrifiable c) dans le canal d'alimentation entre la cuve principale et la cuve secondaire Comparés aux calcins obtenus dans les exemples Cl et C2, les calcins des exemples I1 à 13 selon l'invention s'avèrent de meilleure qualité non seulement du fait qu'ils sont essentiellement exempts de particules de carbone, mais également du fait d'une meilleure maitrise du redox. En particulier, l'introduction de l'oxydant en aval de la cuve principale, comme dans les exemples 12 à 14 permettent, en fonction de la quantité
d'oxydant introduit, d'ajuster le redox souhaité jusqu'à des valeurs relativement basses.
Claims (15)
1. Procédé de production de matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé de fusion du verre comprenant :
- l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières vitrifiable comprenant des matériaux de recyclage comprenant de la matière organique ;
- la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à
l'aide de brûleurs immergés pour obtenir un bain de matière fondue ; et - l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
- l'alimentation d'une cuve principale avec un mélange de matières vitrifiable comprenant des matériaux de recyclage comprenant de la matière organique ;
- la fusion du mélange de matières vitrifiable dans la cuve principale à
l'aide de brûleurs immergés pour obtenir un bain de matière fondue ; et - l'introduction d'un oxydant solide dans le bain de matière fondue.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition chimique du mélange de matières vitrifiable, exprimée sous formes d'oxydes, comprend moins de 2%, de préférence moins de 1%, en poids d'oxyde de fer total, exprimé sous forme de Fe203.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition chimique du mélange de matières vitrifiable, exprimée sous formes d'oxydes, comprend 2 à
10% en poids d'oxyde de fer total, exprimé sous forme de Fe203.
10% en poids d'oxyde de fer total, exprimé sous forme de Fe203.
1 5 4. Procédé selon l'une dcs revendications 1 à 3, caractérise en cc que les matèriaux dc recyclage sont choisis parmi des déchets de laine minérale, le calcin ménager et les déchets de verre feuilleté.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'oxydant solide est choisi parmi les nitrates, notamment le nitrate de sodium, les sulfates, notamment le sulfate de sodium ou de calcium, et les oxydes de manganèse, notamment le dioxyde de manganèse.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit procédé
comprend le transfert du bain de matière fondue depuis la cuve principale vers une cuve auxiliaire, l'oxydant solide étant introduit en aval de la cuve principale.
comprend le transfert du bain de matière fondue depuis la cuve principale vers une cuve auxiliaire, l'oxydant solide étant introduit en aval de la cuve principale.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cuve auxiliaire comprend des moyens de brassage tels que des bouillonneurs, des mélangeurs ou des brûleurs immergés.
8. Matière minérale apte à être utilisée comme matière première dans un procédé de fusion du verre, susceptible d'être obtenue par le procédé tel que défini à
l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
9. Matière minérale selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite matière minérale est un calcin.
10. Matière minérale selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce qu'elle présente une quantité dc carbonc total inférieure à 0,1%.
11. Matière minérale selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisée en ce qu'elle présente un redox de 0,1 à 0,9, de préférence de 0,2 à 0,7.
12. Procédé de fabrication de laine minérale comprenant la fourniture d'une matière fondue à fibrer et le fibrage de la matière fondue à fibrer, caractérisé en ce que la matière fondue à fibrer est issue au moins en partie de la matière minérale telle que définie à l'une des revendications 8 à 11 ou obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 7.
13. Laine minérale directement obtenue à partir de la matière minérale telle que définie à
l'une des revendications 8 à 11 ou de la matière minérale obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
l'une des revendications 8 à 11 ou de la matière minérale obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est issue au moins en partie de matériaux de recyclage comprenant de la matière organique et qu'elle est essentiellement exempte de particules de carbone.
14. Laine minérale selon la revendication 13, caractérisée en ce qu'elle présente une quantité de carbone total inférieure à 0,1%.
15. Laine minérale selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle présente un redox de 0,1 à 0,9, de préférence de 0,2 à 0,7.
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