FR2573340A1 - Process for separating and treating plastic waste with a view to reusing it and device for its implementation - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de séparation et de traitement de déchets de plastiques en vue de leur réutilisation, et un dispositif pour sa mise en oeuvre
Les déchets de plastiques à réutiliser après leur séparation et leur traitement sont des plastiques d'origine industrielle et domestivue, c'est-à-dire des mélanges de plastiques pré-séparés et associés a des corps étrangers divers, par exemple des plastiques en provenance des collectes sélectives de bouteilles (eau minérale, jus de fruits, lait, vin,...) contenant du polyéthène, du polychlorure de vinyle, polyéthylène téréphtalate, polystyrène, aluminium, verre, papier, matières organiques ou des plastiques en provenance de décorticage de cables téléphoniques ou électri- ques contenant du polyéthylène, du P.V.C. et du caoutchouc, du cuivre.The present invention relates to a process for the separation and treatment of plastic waste with a view to its reuse, and a device for its implementation
The plastic waste to be reused after its separation and treatment are plastics of industrial and domestic origin, that is to say mixtures of pre-separated plastics and associated with various foreign bodies, for example plastics from selective collections of bottles (mineral water, fruit juice, milk, wine, ...) containing polyethene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polystyrene, aluminum, glass, paper, organic materials or plastics from dehulling telephone or electrical cables containing polyethylene, PVC and rubber, copper.
La présente invention concerne donc un procédé de séparation et de traitement de déchets de plastiques en vue de leur réutilisation, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) le broyage des déchets et la dispersion du broyat en
phase aqueuse, b) une décantation sélective du broyat dispersé en phase
aqueuse, c) la récupération des fractions du broyat dispersé
chargées en matière à réutiliser.The present invention therefore relates to a process for the separation and treatment of plastic waste with a view to its reuse, characterized in that it comprises the following steps a) grinding of the waste and the dispersion of the ground material into
aqueous phase, b) selective decantation of the ground material dispersed in phase
aqueous, c) recovering the fractions of the dispersed ground material
loaded with material for reuse.
Les déchets de plastiques sont passés dans des broyeurs pour atteindre une granulométrie d'environ 3 à 15 mm. Si les déchets sont chargés en matières ferreuses, le broyat subit alors une étape de déferrisation selon une méthode classique. The plastic waste is passed through grinders to reach a particle size of approximately 3 to 15 mm. If the waste is loaded with ferrous materials, the crushed material then undergoes a deferrization step according to a conventional method.
Si les déchets sont chargés en matières cellulosi quels, par exemple les étiquettes des bouteilles, le broyat subit alors une étape de destruction de ces matières cellulosiques permettant de casser la structure des fibres et de les réduire en éléments dispersables en phase aqueuse. If the waste is loaded with cellulosic materials, for example the labels of the bottles, the ground material then undergoes a step of destruction of these cellulosic materials making it possible to break the structure of the fibers and to reduce them into elements dispersible in the aqueous phase.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, l'étape de destruction des matières cellulosiques présentes sur les plastiques, se fait par simple traitement mécanique par une agitation violente de la dispersion dans un turbomélangeur, par exemple, ceci afin de casser la structure des fibres cellulosiques et de les réduire en éléments dispersables en phase aqueuse. Mais on peut préférer faire une macération préalable de la dispersion, en présence d'un alcali, par exemple une lessive de soude ou de préférence une solution d'hypochlorite de sodium. La séparation selon le procédé s'effectue en phase aqueuse..In a particular embodiment of the invention, the step of destroying the cellulosic materials present on the plastics, is done by simple mechanical treatment by violent agitation of the dispersion in a turbomixer, for example, this in order to break the structure cellulosic fibers and reduce them to dispersible elements in the aqueous phase. However, it may be preferable to make a prior maceration of the dispersion, in the presence of an alkali, for example a sodium hydroxide solution or preferably a solution of sodium hypochlorite. The separation according to the process is carried out in the aqueous phase.
si le traitement n'a jusqu'ici pas nécessité de traitement préalable en phase aqueuse, dans le cas par exemple oti les déchets ne comportent pas de matière cellulositue, il peut être nécessaire d'assurer le mouillage des par ticules du broyat pour éviter le fixage des bulles d'air par les particules à séparer, en traitant par des agents hydrotopes. Les agents hydrotopes, c'est-à-dire mouillants, non moussants utilisés dans la phase de mouillage sont des alcools de bas poids moléculaire. if the treatment has not hitherto required any prior treatment in the aqueous phase, in the case for example if the waste does not contain cellulositic material, it may be necessary to ensure the wetting of the particles of the ground material to avoid fixing of air bubbles by the particles to be separated, by treating with hydrotope agents. The hydrotope agents, that is to say wetting agents, non-foaming agents used in the wetting phase are low molecular weight alcohols.
La dispersion en phase aqueuse du broyat, c'est-à-dire le fluide porteur chargé en particules de plastiques et en produits lourds est alors traitée dans un dispositif de décantation sélective. The dispersion in the aqueous phase of the ground material, that is to say the carrier fluid loaded with plastic particles and heavy products is then treated in a selective decantation device.
La présente invention concerne également un dispositif de décantation sélective pour la mise en oeuvre du procédé, composé d'une colonne de séparation à flux ascendant, à axe sensiblement vertical comportant, dans sa partie basse, une zone de section réduite et au-dessous de la zone à section réduite, une canalisation d'arrivée de fluide porteur, et au-dessus de la zone de section réduite, une canalisation d'alimentation en broyat dispersé à décanter et en bas de la colonne, une vanne de décharaement des produits lourds, et en haut de la colonne, une canalisation d'évacuation du fluide porteur chargé en particules de plastique, la colonne étant pourvue dgune hélice coaxiale d'angle au moins égal à environ 600. The present invention also relates to a selective decantation device for the implementation of the process, composed of an ascending flow separation column, with a substantially vertical axis comprising, in its lower part, a zone of reduced section and below the reduced section area, a carrier fluid inlet pipe, and above the reduced section area, a supply line for dispersed comminuted material to be decanted and at the bottom of the column, a de-fueling valve for heavy products , and at the top of the column, a pipe for discharging the carrier fluid loaded with plastic particles, the column being provided with a coaxial helix with an angle at least equal to approximately 600.
Cette colonne permet de séparer les verres, cailloux et autres produits lourds qui descendent par sédimentation et sont évacués par la vanne des particules de plastique portées par le fluide qui est évacué par le haut. Ce dispositif permet d'éviter les mouvements de convection et par là même, la rétention des produits lourds et des particules de plastique à séparer.This column makes it possible to separate the glasses, stones and other heavy products which descend by sedimentation and are evacuated by the valve from the plastic particles carried by the fluid which is evacuated from above. This device makes it possible to avoid convection movements and thereby the retention of heavy products and plastic particles to be separated.
I1 peut être utile en vue d'une réutilisation diffe- rente des plastiques lourds (polychlorure de vinyle, polyéthylène, tétraphtalate, polystyrène, par exemple) et légers (polyoléfine par exemple), de séparer les particules de plastiques lourds et légers.Pour cela, on peut utiliser en aval du dinositif de décantation selective, un décanteur à ailettes fixes dont les parois de la partie basse du décanteur sont inclinées vers un point bas et dont les parois de la partie haute du décanteur sont inclinées versun point haut et, qui comporte à mi-hauteur une canalisation d'alimentation en fluide porteur chargé, muni d'un dispositif d'agitation du fluide porteur chargé, et un extracteur à vis au point bas, et un extracteur à vis au point haut, et à mi-hauteur à l'opposé de la canalisation d'alimentation, une canalisation d'évacuation du fluide porteur déchargé, et dont les ailettes fixes sont sensiblement parallèles et disposées perpendiculairement à la direction principale du courant de fluide porteur et laissent une zone de libre passage au courant principal de fluide porteur entre les canalisations d'alimentation et d'évacuation. It can be useful for different reuse of heavy plastics (polyvinyl chloride, polyethylene, tetraphthalate, polystyrene, for example) and light plastics (polyolefin for example), to separate the particles of heavy and light plastics. , one can use downstream of the selective decantation device, a decanter with fixed fins whose walls of the lower part of the decanter are inclined towards a low point and whose walls of the upper part of the decanter are inclined towards a high point and, which comprises at mid-height a supply line for loaded carrier fluid, provided with a device for agitating the loaded carrier fluid, and a screw extractor at the low point, and a screw extractor at the high point, and at mid height opposite to the supply pipe, a pipe for discharging the discharged carrier fluid, the fixed fins of which are substantially parallel and arranged perpendicular to the main direction of the stream of fluid ide carrier and leave a free passage area to the main stream of carrier fluid between the supply and outlet pipes.
Ce dispositif permet de séparer les fractions du broyat chargées en particules de plastiques légèrement plus lourds et plus légers que le fluide porteur. This device makes it possible to separate the crushed fractions loaded with plastic particles slightly heavier and lighter than the carrier fluid.
On peut choisir la densité à laquelle on veut faire la coupe, entre 1 et environ 1,4, en ajustant la densité du fluide porteur à la densité de coupe désirée ; pour cela, on ajoute au fluide porteur des sels minéraux, par exemple Caca2 ou NaCl.You can choose the density at which you want to cut, between 1 and about 1.4, by adjusting the density of the carrier fluid to the desired cutting density; for this, mineral salts, for example Caca2 or NaCl, are added to the carrier fluid.
Les particules de plastique sont alors séparées du fluide porteur par essorage, lavées pour les débarasser des différents sels, alcalis et agents mouillants éventuellement adjoints au fluide porteur, puis séchées. The plastic particles are then separated from the carrier fluid by wringing, washed to rid them of the various salts, alkalis and wetting agents optionally added to the carrier fluid, then dried.
De fines particules de produits lourds qui auraient été entraînées avec les particules de plastique dans la décantation sélective peuvent alors être éliminées par tamisage fin (0,2 à 0,8 mm) ou elutriation
Le fluide porteur et les effluents de lavage peuvent être recyclés et/ou épurés avant leur recyclage.Fine particles of heavy products which would have been entrained with the plastic particles in the selective decantation can then be eliminated by fine sieving (0.2 to 0.8 mm) or elutriation
The carrier fluid and the washing effluents can be recycled and / or purified before their recycling.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description détaillée suivante du procédé et des dispositifs, et sur les dessins qui sont annexés. Other characteristics and advantages of the invention will appear during the following detailed description of the process and the devices, and in the drawings which are appended.
La figurela donne une représentation schématique en coupe de la colonne de décantation sélective, sans l'hélice coaxiale. The figure gives a schematic sectional representation of the selective settling column, without the coaxial propeller.
La figure 1 b donne une représentation schématique en coupe de la zone A de la colonne de décantation sélective munie de l'hélice. Figure 1b gives a schematic sectional representation of the area A of the selective settling column provided with the propeller.
La figure 2 donne une représentation schématique en coupe du dispositif de décantation statique. Figure 2 gives a schematic sectional representation of the static settling device.
Les déchets de plastiques à réutiliser sont broyés dans des broyeurs mécaniques, jusqu'à atteindre une granulométrie de 3 à 15 mm, et les matières ferreuses contenues dans ce broyat sont éliminées par un traitement de déferrisation, selon une méthode classique d'aimantation. The plastic waste to be reused is crushed in mechanical crushers, until reaching a particle size of 3 to 15 mm, and the ferrous materials contained in this crushed material are eliminated by a deferrization treatment, according to a conventional method of magnetization.
Ce broyat est alors mélangé à de l'eau chargée en hypochlorite de sodium. On laisse macérer le broyat en phase aqueuse avant de passer dans un turbomélangeur où il subit une agitation violente jusqu'à ce que les fibres cellulosiques arra chées des plastiques soient réduites en éléments dispersés dans la phase aqueuse, - de dimensions inférieures à 1 mm -.This ground material is then mixed with water loaded with sodium hypochlorite. The ground material is left to macerate in the aqueous phase before passing through a turbomixer where it undergoes vigorous stirring until the cellulose fibers pulled from the plastics are reduced to dispersed elements in the aqueous phase, - of dimensions less than 1 mm - .
La macération facilite la destruction ultérieure des fibres cellulosiques. Dans ce mode particulier de réalisation, il n'est pas nécessaire de traiter la dispersion avec des agents mouillants, avant son arrivée en phase de decantation,- dans la colonne de décantation.Maceration facilitates the subsequent destruction of cellulosic fibers. In this particular embodiment, it is not necessary to treat the dispersion with wetting agents, before it arrives in the settling phase, - in the settling column.
Comme le montre la figure 1 a, qui donne une représentation simplifiée en coupe de la colonne de décantation, ladite colonne de décantation comporte une zone de section réduite 11 dans sa partie basse, au dessous de la zone 10 dans sa partie haute. La dispersion en phase aqueuse du broyat, c'est-à-dire le fluide porteur chargé en particules de plastique et en produits lourds est introduite à une concentration en produits à séparer comprise entre 1 et 20 e dans la colonne, au-dessus de la zone à section réduite 11 par la canalisation 12, dont les dimensions sont choisies pour éviter tout dépôt avant l'arrivée dans la colonne de séparation.L'apport en fluide porteur, par la canalisation 13 d'alimentation, permet d'ajuster les débits dans la colonne de façon que la vitesse du fluide porteur soit inférieure à la vitesse de sédimentation des produits lourds qui sont déchargés par la vanne 14, et supérieure à la vitesse de sédimentation des particules de plastiques, évacuées avec le fluide porteur par la canalisation 15 d'évacuation. As shown in FIG. 1 a, which gives a simplified representation in section of the decanting column, said decanting column comprises a zone of reduced section 11 in its lower part, below the zone 10 in its upper part. The dispersion in the aqueous phase of the ground material, that is to say the carrier fluid loaded with plastic particles and heavy products is introduced at a concentration of products to be separated of between 1 and 20 e in the column, above the reduced-section area 11 via the pipe 12, the dimensions of which are chosen to avoid any deposit before arriving in the separation column. The supply of carrier fluid, via the supply pipe 13, makes it possible to adjust the flow rates in the column so that the speed of the carrier fluid is less than the speed of sedimentation of the heavy products which are discharged by the valve 14, and greater than the speed of sedimentation of the plastic particles, discharged with the carrier fluid by the pipe 15 evacuation.
Enfin, la colonne est munie, sensiblement sur toute sa hauteur, d'une hélice de même axe que la colonne, d'angle au moins égal à 600, constituée d'une lame hélicoidale 16 portée par un arbre fixe 17, la liaison entre l'arbre et la lame étant assurée par soudure. Finally, the column is provided, substantially over its entire height, with a helix of the same axis as the column, with an angle at least equal to 600, consisting of a helical blade 16 carried by a fixed shaft 17, the connection between the shaft and the blade being provided by welding.
Afin de ne pas surcharger la figure 1 a, il n'y est pas représenté cette hélice, qui apparait dans la figure 1 b représentant,à une autre échelle, la zone A de la colonne munie de l'hélice. In order not to overload FIG. 1 a, this propeller is not shown there, which appears in FIG. 1 b representing, on another scale, zone A of the column provided with the propeller.
La canalisation 15 d'évacuation du fluide porteur, chargé en particules de plastique, conduit ledit fluide porteur chargé au décanteur à ailettes1 représenté à la figure 2. The pipe 15 for evacuating the carrier fluid, loaded with plastic particles, leads said carrier fluid loaded to the finned settling tank 1 represented in FIG. 2.
Le fluide porteur chargé en particules de plastique emprunte la canalisation 21 d'alimentation du décanteur à ailettes munie d'un agitateur 22, et le fluide porteur chargé, est ainsi homogénéisé avant d'entrer dans le décanteur, à une concentration en particules de plastique de 1 à 20 %. The carrier fluid loaded with plastic particles borrows the supply line 21 of the finned decanter provided with an agitator 22, and the loaded carrier fluid is thus homogenized before entering the decanter, at a concentration of plastic particles. from 1 to 20%.
Dans le décanteur, les parois 30,31,32 et 33 de l'enceinte sont inclinées avec un angle d'environ 450 vers des collecteurs au point bas 23 et au point haut 24. In the decanter, the walls 30, 31, 32 and 33 of the enclosure are inclined at an angle of approximately 450 towards the collectors at the low point 23 and at the high point 24.
Les ailettes fixes 26, permettent la séparation des particules de plastiques lourds et légers, avec un minimum de mouvements perturbateurs du fluide porteur. Elles laissent une zone 29 de libre passage au courant principal de fluide porteur.The fixed fins 26 allow the separation of heavy and light plastic particles, with a minimum of disturbing movements of the carrier fluid. They leave a zone 29 of free passage to the main stream of carrier fluid.
Les déchets de plastique sont extraits au point haut 24 et au point bas 23 au moyen des extracteurs à vis 27 et 28. Tls sont séparément essorés dans des essoreuses en continu, lavés et séchés en vue de leur réutilisation. The plastic waste is extracted at the high point 24 and at the low point 23 by means of screw extractors 27 and 28. They are separately wrung in continuous wringers, washed and dried for re-use.
Le fluide porteur évacué par les essoreuses et par la canalisation 25 d'évacuation du fluide porteur déchargé ainsi que les effluents de lavage, sont épurés par un traitement aux polyélectrolytes. Les agglomérats formés par les polyélectrolytes et les particules d'impuretés sont séparés du fluide porteur en bassin, et traités en station de traitement spécialisée. The carrier fluid evacuated by the extractors and by the pipe 25 for evacuating the discharged carrier fluid, as well as the washing effluents, are purified by a treatment with polyelectrolytes. The agglomerates formed by the polyelectrolytes and the particles of impurities are separated from the carrier fluid in a basin, and treated in a specialized treatment station.
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