FR3063656A1 - METHOD FOR HYDROTHERMAL DESTRUCTION OF COMPOSITE MINERAL PRODUCT CONTAINING ASBESTOS, CORRESPONDING INSTALLATION - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de destruction hydrothermale d'un produit minéral contenant de l'amiante dans lequel on place le produit minéral contenant de l'amiante dans un réacteur sous pression comportant une solution acide à température élevée et dans laquelle baigne le produit minéral contenant de l'amiante, la pression étant d'au moins 0,2 MPa et la température d'au moins 125°C, la solution acide comportant au moins de l'eau et de l'acide chlorhydrique. Selon l'invention, on dispose en outre un composé solide comportant au moins un atome de fluor dans le réacteur et au contact de la solution acide, la solution acide ne comportant pas d'acide fluorhydrique et le composé solide comportant au moins un atome de fluor permettant la libération d'ions fluor à une concentration inférieure à 2.10-3 mole/L. Une installation adaptée est également décrite.The invention relates to a method for the hydrothermal destruction of an asbestos-containing mineral product in which the asbestos-containing mineral product is placed in a pressure reactor comprising an acid solution at elevated temperature and in which the mineral product is bathed. containing at least 0.2 MPa and the temperature of at least 125 ° C, the acidic solution comprising at least water and hydrochloric acid. According to the invention, there is also a solid compound comprising at least one fluorine atom in the reactor and in contact with the acid solution, the acidic solution not comprising hydrofluoric acid and the solid compound comprising at least one atom of fluorine allowing the release of fluorine ions at a concentration of less than 2.10-3 mol / L. A suitable installation is also described.
Description
Domaine technique auquel se rapporte l'inventionTechnical field to which the invention relates
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la destruction de produits amiantés, sans générer de déchets ultimes toxiques et/ou non valorisables. Elle concerne plus particulièrement un procédé de destruction hydrothermale d’un produit composite contenant de l’amiante sous forme chrysotile et communément appelé amiante-ciment et toutes ses appellations commerciales: eternit®, fibrociment®, etc... Elle concerne également une installation de destruction permettant la mise en œuvre du procédé. Elle concerne en particulier un procédé de transformation de l’amiante contenue dans des produits en amiante-ciment en des produits non nocifs et pouvant même être valorisés dans certaines applications.The present invention relates generally to the field of destruction of asbestos products, without generating toxic and / or non-recoverable ultimate waste. It relates more particularly to a hydrothermal destruction process of a composite product containing asbestos in chrysotile form and commonly called asbestos-cement and all of its trade names: eternit®, fibrociment®, etc. It also relates to an installation for destruction allowing the implementation of the process. It relates in particular to a process for transforming the asbestos contained in asbestos-cement products into non-harmful products and which can even be recovered in certain applications.
ARRIERE-PLAN technologiqueTECHNOLOGICAL BACKGROUND
L’amiante pose des problèmes de santé publique très sérieux du fait de la dangerosité de ses fibres qui peuvent être inhalées et produire à plus ou moins long terme de graves maladies.Asbestos poses very serious public health problems due to the dangerous nature of its fibers, which can be inhaled and can produce serious diseases in the more or less long term.
Des campagnes d’élimination de l’amiante et des produits contenant de l’amiante ont donc été mises en œuvre. Toutefois, I’ « élimination », au sens actuel du terme, se traduit essentiellement par un enfouissement et stockage de l’amiante en des sites sécurisés, du moins, à l’instant t et pour les années à venir. Pour autant, cette politique laisse aux générations futures un héritage particulièrement sensible, puisque l’amiante est un minéral particulièrement résistant et stable dans des conditions de stockage telles que celles qui sont pratiquées. Ainsi, le minéral pourra traverser les siècles, voire les millénaires sans être altéré ni détruit. Le risque de perte de mémoire des lieux d’enfouissement ajoutant un soupçon d’inattendu à ceux qui les redécouvriront fortuitement dans quelques siècles. En conséquence, des solutions économiquement viables de destruction, au sens premier du terme, de l’amiante restent à définir et à mettre en œuvre.Asbestos removal and asbestos-containing products have therefore been implemented. However, "elimination", in the current sense of the term, essentially results in the burial and storage of asbestos in secure sites, at least at the moment and for the years to come. However, this policy leaves a particularly sensitive legacy for future generations, since asbestos is a particularly resistant and stable mineral under storage conditions such as those used. Thus, the mineral will be able to cross centuries, even millennia without being altered or destroyed. The risk of memory loss from landfills adds a hint of the unexpected to those who will accidentally rediscover them in a few centuries. Consequently, economically viable solutions for the destruction, in the first sense of the term, of asbestos remain to be defined and implemented.
Il a jusqu’alors été proposé de mettre en œuvre des procédés de destruction de l’amiante par des voies chimiques permettant sa transformation en produits moins dangereux.It has hitherto been proposed to implement asbestos destruction processes by chemical means allowing its transformation into less dangerous products.
C’est ainsi qu’on connaît par les documents US 5 258 131, US 5 753 031, US 2010/0113859, US2011/0101267A1, FR09/57832 et WO2010/110477 divers procédés de traitement de l’amiante, l’amiante étant traité dans un bain acide.Thus we know from documents US 5,258,131, US 5,753,031, US 2010/0113859, US2011 / 0101267A1, FR09 / 57832 and WO2010 / 110477 various methods of treating asbestos, asbestos being treated in an acid bath.
L’efficacité de ces traitements de première génération doit encore être très fortement améliorée puisqu’il peut arriver que de l’amiante reste présent à la fin du traitement.The effectiveness of these first generation treatments still needs to be greatly improved since it may happen that asbestos remains present at the end of the treatment.
Objet de l’inventionObject of the invention
Le demandeur a déterminé que la présence d’ions spectateurs et en particulier des ions fluor dans le milieu acide de traitement au sein du réacteur dans lequel sont traités les produits comportant de l’amiante permettait d’améliorer significativement la destruction et la transformation de l’amiante en composés non-toxiques. Les ions fluor utilisés dans le cadre de l’invention se comportent en pratique comme des catalyseurs spectateurs de la réaction en solution acide, sans modifier l’équilibre chimique de la réaction. La source de fluor est un composé solide comportant au moins un atome de fluor et notamment un fluoropolymère.The applicant has determined that the presence of spectator ions and in particular fluorine ions in the acid treatment medium within the reactor in which the products containing asbestos are treated made it possible to significantly improve the destruction and the transformation of the asbestos in non-toxic compounds. The fluorine ions used within the framework of the invention behave in practice like catalysts spectators of the reaction in acid solution, without modifying the chemical equilibrium of the reaction. The fluorine source is a solid compound comprising at least one fluorine atom and in particular a fluoropolymer.
Pour expliquer l’effet bénéfique du composé solide comportant du fluor, on peut penser que dans le cas de réacteurs métalliques, constitués de parois anticorrosion, des ions ou composés métalliques provenant de la paroi du réacteur contribuent à saturer trop rapidement la solution acide, d’où un effet négatif sur la réaction de destruction de l’amiante. Inversement, le fait de recouvrir/tapisser la paroi du réacteur avec une couche de protection à base de fluoropolymère a un effet bénéfique au moins en évitant une concentration supplémentaire en ions métalliques dans le bain.To explain the beneficial effect of the solid compound containing fluorine, it can be thought that in the case of metal reactors, made up of anticorrosion walls, metal ions or compounds coming from the wall of the reactor contribute to saturating the acid solution too quickly, d where a negative effect on the asbestos destruction reaction. Conversely, the fact of covering / lining the wall of the reactor with a protective layer based on fluoropolymer has a beneficial effect at least by avoiding an additional concentration of metal ions in the bath.
On peut aussi envisager l’action propre du fluor des composés solides par la production de dérivés fluorés dans la solution acide ou le passage d’ions fluor dans la solution acide et pouvant expliquer l’effet positif sur la réaction de destruction/transformation de l’amiante.One can also consider the proper action of fluorine of solid compounds by the production of fluorinated derivatives in the acid solution or the passage of fluorine ions in the acid solution and which can explain the positive effect on the reaction of destruction / transformation of l 'asbestos.
On peut penser que cette action propre du fluor dans le composé solide est en fait prédominante car l’utilisation d’un réacteur à paroi métallique et avec ajout de granulés solides comportant du fluor dans le bain acide permet aussi d’obtenir des résultats satisfaisants, sous couvert du respect d’une concentration en ions fluor du même ordre, c’est-à-dire inférieure à 2.10'3mole/L de bain acide.We can think that this specific action of fluorine in the solid compound is in fact predominant because the use of a metal-walled reactor and with the addition of solid granules containing fluorine in the acid bath also makes it possible to obtain satisfactory results, under the guise of respecting a concentration of fluorine ions of the same order, that is to say less than 2.10 ' 3 mole / L of acid bath.
En pratique, il est mis en œuvre un procédé de dissolution hydrothermale de l’amiante-ciment dans un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique et sans utilisation d’acide fluorhydrique. Des ions fluor sont libérés par un revêtement solide comportant des atomes de fluor, le revêtement solide recouvrant les parois internes du réacteur, ou par un matériau solide ajouté dans le bain acide, les ions fluor dans la solution acide étant en quantité très faible n’excédant pas 2.10' 3mole/L.In practice, a hydrothermal dissolution process of asbestos cement is implemented in a mixture of hydrochloric acid and nitric acid and without the use of hydrofluoric acid. Fluorine ions are released by a solid coating comprising fluorine atoms, the solid coating covering the internal walls of the reactor, or by a solid material added in the acid bath, the fluorine ions in the acid solution being in very small quantity n ' not exceeding 2.10 ' 3 mole / L.
La présente invention propose donc un procédé de destruction hydrothermale d’un produit minéral composite contenant de l’amiante sous forme chrysotile dans lequel on place le produit minéral composite contenant de l’amiante dans un réacteur sous pression de vapeur et comportant une solution acide à température élevée et dans laquelle baigne le produit minéral composite contenant de l’amiante, la pression dans le réacteur étant d’au moins 0,2 MPa et la température d’au moins 125°C, la solution acide comportant au moins de l’eau, de l’acide chlorhydrique et de l’acide nitrique.The present invention therefore provides a process for hydrothermal destruction of a composite mineral product containing asbestos in chrysotile form in which the composite mineral product containing asbestos is placed in a reactor under vapor pressure and comprising an acidic solution. high temperature and in which the composite mineral product containing asbestos is immersed, the pressure in the reactor being at least 0.2 MPa and the temperature at least 125 ° C, the acid solution comprising at least water, hydrochloric acid and nitric acid.
Selon l’invention, on dispose en outre un composé solide comportant au moins un atome de fluor dans le réacteur et au contact de la solution acide, la solution acide ne comportant pas d’acide fluorhydrique, et on met en œuvre un composé solide comportant au moins un atome de fluor dont la libération d’ions fluor au contact de la solution acide produit une très faible concentration en ions Fluor dans la solution acide, ladite très faible concentration étant inférieure à 2.10' 3 mole/L.According to the invention, there is also a solid compound having at least one fluorine atom in the reactor and in contact with the acid solution, the acid solution not comprising hydrofluoric acid, and a solid compound is used comprising at least one fluorine atom, the release of fluorine ions of which in contact with the acid solution produces a very low concentration of fluorine ions in the acid solution, said very low concentration being less than 2.10 ' 3 mole / L.
Les ions Fluor doivent demeurer spectateurs de la réaction, sans y participer.Fluorine ions must remain spectators of the reaction, without participating in it.
Il est donc mis en œuvre, de préférence, un composé fluoré solide de type fluoropolymère du fait que les fluoropolymères restent solides dans les conditions de traitement indiquées car ils ont un taux de « dissolution » très faible, si ce n’est négligeable, ils sont donc essentiellement non solubles dans la solution acide. Dans le cas d’un composé solide comportant au moins un atome de fluor qui serait soluble dans le bain acide de traitement, par exemple de la fluorine qui est un composé solide dont la solubilité est forte en bain acide, la quantité dudit composé solide soluble ajoutée à la solution acide de traitement est calculée et est ajustée de façon à ne générer qu’une concentration en ions Fluor extrêmement faible, ne dépassant pas 2.10'3mole/L dans la solution acide de traitement. Par exemple pour la fluorine, cela correspond à un ajout de fluorine ne dépassant pas 0,1% massique de la masse de composite amiante ciment introduite dans le réacteur, et en pratique , très inférieure à 0,1% en masse, par exemple inférieure à 0,01% en masse par rapport à la masse initiale d’amiante ciment.It is therefore preferably used a solid fluoropolymer type compound because the fluoropolymers remain solid under the treatment conditions indicated because they have a very low rate of "dissolution", if not negligible, they are therefore essentially insoluble in the acid solution. In the case of a solid compound comprising at least one fluorine atom which would be soluble in the acid treatment bath, for example fluorine which is a solid compound whose solubility is high in the acid bath, the amount of said soluble solid compound added to the acid treatment solution is calculated and adjusted so as to generate only an extremely low concentration of fluorine ions, not exceeding 2.10 ' 3 mole / L in the acid treatment solution. For example for fluorite, this corresponds to an addition of fluorine not exceeding 0.1% by mass of the mass of asbestos cement composite introduced into the reactor, and in practice, much less than 0.1% by mass, for example less at 0.01% by mass relative to the initial mass of asbestos cement.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :Other non-limiting and advantageous characteristics of the process according to the invention, taken individually or in any technically possible combination, are the following:
- la mise en pression du réacteur est obtenue par la montée en pression, en volume clos sensiblement constant, des vapeurs produites par le chauffage de la solution acide de traitement,the pressurization of the reactor is obtained by the pressure rise, in a substantially constant closed volume, of the vapors produced by the heating of the acid treatment solution,
- la vapeur produite est en outre surchauffée,- the steam produced is also superheated,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor essentiellement non soluble dans la solution acide a un taux de solubilité qui est au plus de 0,01% selon la norme ASTM-D-543,the solid compound comprising at least one fluorine atom essentially insoluble in the acid solution has a solubility rate which is at most 0.01% according to standard ASTM-D-543,
- le réacteur comporte une paroi interne et le composé solide comportant au moins un atome de fluor est une couche de protection de la paroi interne du réacteur et tapissant la paroi interne du réacteur,the reactor has an internal wall and the solid compound comprising at least one fluorine atom is a protective layer for the internal wall of the reactor and lining the internal wall of the reactor,
- le produit minéral composite contenant de l’amiante est introduit et maintenu dans le réacteur sur un support porte échantillon et le support porte échantillon est recouvert par le composé solide comportant au moins un atome de fluor qui forme une couche de protection dudit support porte échantillon,the composite mineral product containing asbestos is introduced and maintained in the reactor on a sample holder support and the sample holder support is covered with the solid compound comprising at least one fluorine atom which forms a protective layer of said sample holder support ,
- le réacteur comporte une paroi interne et le composé solide comportant au moins un atome de fluor est une couche de protection de la paroi interne du réacteur et tapissant la paroi interne du réacteur ainsi que les organes annexes en contact avec la solution acide, notamment des conduites, des pompes et un support porte échantillon avec lequel le produit minéral composite contenant de l’amiante est introduit et maintenu dans le réacteur,the reactor has an internal wall and the solid compound comprising at least one fluorine atom is a protective layer for the internal wall of the reactor and lining the internal wall of the reactor as well as the annexed organs in contact with the acid solution, in particular pipes, pumps and a sample holder with which the asbestos-containing composite mineral product is introduced and maintained in the reactor,
- dans le cas où le produit minéral composite contenant de l’amiante est une plaque de dimensions déterminées, notamment une plaque de couverture typiquement ondulée, le support porte échantillon forme un gabarit à la fois dimensionnel et en quantité de produit minéral composite, un nombre maximal déterminé de plaques pouvant être installées sur le gabarit support porte échantillon par étagement de supports de plaques, chaque étage de support ne pouvant recevoir qu’une plaque,- in the case where the asbestos-containing composite mineral product is a plate of determined dimensions, in particular a typically corrugated cover plate, the sample holder support forms a template that is both dimensional and in quantity of composite mineral product, a number maximum determined number of plates that can be installed on the sample holder support template by staggering plate supports, each support stage can only receive one plate,
- la couche de protection tapissant la paroi interne du réacteur est un fluoropolymère,the protective layer lining the internal wall of the reactor is a fluoropolymer,
- des conduites sont reliées au réacteur et la couche de protection est étendue aux parois internes desdites conduites,- pipes are connected to the reactor and the protective layer is extended to the internal walls of said pipes,
- le procédé est mis en œuvre au sein d’une installation et on recouvre toutes les parois des éléments métalliques de l’installation venant au contact d’un liquide de traitement dont au moins un des acides et la solution acide par une couche de protection formée par le composé solide comportant au moins un atome de fluor,- The process is implemented within an installation and all the walls of the metallic elements of the installation are covered, coming into contact with a treatment liquid, at least one of the acids and the acid solution with a protective layer. formed by the solid compound comprising at least one fluorine atom,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est sous forme de poudre ou granulés introduits dans le réacteur,the solid compound comprising at least one fluorine atom is in the form of powder or granules introduced into the reactor,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est sous forme de plaques ou de barres introduites dans le réacteur,the solid compound comprising at least one fluorine atom is in the form of plates or bars introduced into the reactor,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est un produit de la chimie de synthèse organique, notamment un fluoropolymère,the solid compound comprising at least one fluorine atom is a product of organic synthetic chemistry, in particular a fluoropolymer,
- la poudre ou les granulés sont libres au sein de la solution acide, dans le réacteur la poudre ou les granulés pouvant venir au contact du produit minéral composite contenant de l’amiante,the powder or the granules are free within the acid solution, in the reactor the powder or the granules which can come into contact with the composite mineral product containing asbestos,
- les granulés ont des formes choisies parmi des formes sphériques, ovoïdes, fusiformes, allongées, irrégulières, ou autres,the granules have shapes chosen from spherical, ovoid, fusiform, elongated, irregular, or other shapes,
- les granulés sont disposés au sein d’au moins un récipient disposé dans le réacteur, ledit récipient ayant des parois perforées permettant le passage de la solution acide mais retenant au sein du récipient les granulés afin d’éviter que les granulés ne viennent au contact du produit minéral composite contenant de l’amiante,the granules are placed within at least one container placed in the reactor, said container having perforated walls allowing the passage of the acid solution but retaining the granules within the container in order to prevent the granules from coming into contact composite mineral product containing asbestos,
- le récipient est mis en mouvement dans la solution acide au sein du réacteur,- the container is set in motion in the acid solution within the reactor,
- le récipient est en position fixe dans la solution acide au sein du réacteur,- the container is in a fixed position in the acid solution within the reactor,
- le produit minéral composite contenant de l’amiante est de l’amiante-ciment,- the composite mineral product containing asbestos is asbestos-cement,
- le produit minéral composite contenant de l’amiante est mis en mouvement dans la solution acide au sein du réacteur,- the composite mineral product containing asbestos is set in motion in the acid solution within the reactor,
- le produit minéral composite contenant de l’amiante est en position fixe dans la solution acide au sein du réacteur,- the composite mineral product containing asbestos is in a fixed position in the acid solution within the reactor,
- la solution acide est mise en mouvement dans le réacteur,- the acid solution is set in motion in the reactor,
- la solution acide est mise en circulation à travers le réacteur,- the acid solution is circulated through the reactor,
- la solution acide mise en circulation dans le réacteur traverse ledit au moins un récipient,the acid solution circulated in the reactor passes through said at least one container,
- le récipient est métallique,- the container is metallic,
- le récipient métallique a ses parois recouvertes du composé solide comportant au moins un atome de fluor,the metal container has its walls covered with the solid compound comprising at least one fluorine atom,
- au moins certaines des parois du récipient sont une partie de la paroi interne du réacteur, les granulés étant dans une poche fermée au sein du réacteur, la solution acide venant au contact des granulés,at least some of the walls of the container are part of the internal wall of the reactor, the granules being in a closed pocket within the reactor, the acid solution coming into contact with the granules,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est un fluoropolymère ou une association de fluoropolymères,the solid compound comprising at least one fluorine atom is a fluoropolymer or a combination of fluoropolymers,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est un spectateur de la réaction, c’est-à-dire qu’il ne participe chimiquement pas à l’équilibre chimique de la réaction se déroulant dans le réacteur et ledit composé solide comportant au moins un atome de fluor est choisi parmi les composés essentiellement non solubles dans la solution acide ou les composés solubles dans la solution acide,the solid compound comprising at least one fluorine atom is a spectator of the reaction, that is to say that it does not participate chemically in the chemical equilibrium of the reaction taking place in the reactor and said solid compound comprising at least one fluorine atom is chosen from compounds which are essentially insoluble in the acid solution or the compounds which are soluble in the acid solution,
- le composé solide comportant au moins un atome de fluor est choisi parmi le polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère comportant des groupes perfluoroalcoxy, un copolymère éthylène propylène fluoré (FEP), un copolymère d’éthylène et de chlorotrifluoroéthylène (ECTFE), le poly(éthylène-cotétrafluoroéthylène) (ETFE), le poly(fluorure de vinyle) (PVF), le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un copolymère de fluorure de vinylidène et de chlorotrifluoroéthylène, les composés comportant des groupes perfluoropolyéther (PFPE), l’acide perfluorosulfonique (PFSA), le perflooroalcoxy (PFA) et leurs combinaisons,the solid compound comprising at least one fluorine atom is chosen from polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer comprising perfluoroalkoxy groups, a fluorinated ethylene propylene copolymer (FEP), a copolymer of ethylene and chlorotrifluoroethylene (ECTFE), poly (ethylene-cotetrafluoroethylene) (ETFE), poly (vinyl fluoride) (PVF), poly (vinylidene fluoride) (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), a copolymer of vinylidene fluoride and chlorotrifluoroethylene, perfluoropolyether groups (PFPE), perfluorosulfonic acid (PFSA), perflooroalkoxy (PFA) and their combinations,
- la pression est comprise entre 0,2 MPa et 2 MPa,- the pressure is between 0.2 MPa and 2 MPa,
- la température est comprise entre 125°C et 300°C,- the temperature is between 125 ° C and 300 ° C,
- la température est comprise entre 125°C et 220°C,- the temperature is between 125 ° C and 220 ° C,
- la température est comprise entre 200°C et 260°C,- the temperature is between 200 ° C and 260 ° C,
- la température est d’environ 220°C +/- 5%,- the temperature is around 220 ° C +/- 5%,
- dans le cas où le fluoropolymère introduit dans le réacteur n’est pas une couche de protection de la paroi du réacteur, la température dans le réacteur est supérieure à 200°C afin de solliciter physicochimiqjement le fluoropolymère aux limites de ses conditions de stabilité chimiques et physiques,- in the case where the fluoropolymer introduced into the reactor is not a protective layer for the wall of the reactor, the temperature in the reactor is higher than 200 ° C. in order to physically solicit the fluoropolymer at the limits of its chemical stability conditions and physical,
- dans le cas où le fluoropolymère est une couche de protection de la paroi du réacteur, la température dans le réacteur est supérieure à 200°C afin de solliciter physicochimiquement le fluoropolymère aux limites de ses conditions de stabilité chimiques et physiques, ladite température étant toutefois inférieure à la température de dégradation dudit fluoropolymère,- in the case where the fluoropolymer is a protective layer of the wall of the reactor, the temperature in the reactor is higher than 200 ° C. in order to physicochemically stress the fluoropolymer at the limits of its conditions of chemical and physical stability, said temperature being however lower than the degradation temperature of said fluoropolymer,
- la pression est comprise entre 0,2 MPa et 2 MPa, la température est comprise entre 125°C et 220°C pour une durée de traitement di produit minéral composite contenant de l’amiante au sein du réacteur comprise entre 2 heures et 72 heures,the pressure is between 0.2 MPa and 2 MPa, the temperature is between 125 ° C and 220 ° C for a duration of treatment of the composite mineral product containing asbestos within the reactor between 2 hours and 72 hours,
- la durée de traitement du produit minéral composite contenant de l’amiante au sein du réacteur est au minimum de 2 heures,- the duration of treatment of the composite mineral product containing asbestos within the reactor is at least 2 hours,
- la solution acide comporte entre 10 % et 90% en volume d’acide chlorhydrique 1 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution contains between 10% and 90% by volume of 1N hydrochloric acid relative to the volume of water,
- la solution acide comporte entre 10 % et 20% en volume d’acide chlorhydrique 1 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution contains between 10% and 20% by volume of 1N hydrochloric acid relative to the volume of water,
- la solution acide comporte entre 80 % et 90% en volume d’acide chlorhydrique 1 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution contains between 80% and 90% by volume of 1N hydrochloric acid relative to the volume of water,
- la solution acide a un pH compris entre 0 et 2 à 25°C à pression atmosphérique,- the acid solution has a pH between 0 and 2 at 25 ° C at atmospheric pressure,
- la solution acide comporte en outre de l’acide nitrique,- the acid solution also contains nitric acid,
- la solution acide comporte entre 1% et 20% en volume d’acide nitrique 3,6 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution comprises between 1% and 20% by volume of nitric acid 3.6 N relative to the volume of water,
- la solution acide comporte entre 1 % et 2% en volume d’acide nitrique 3,6 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution comprises between 1% and 2% by volume of nitric acid 3.6 N relative to the volume of water,
- la solution acide comporte entre 10% et 20% en volume d’acide nitrique 3,6 N par rapport au volume d’eau,- the acid solution contains between 10% and 20% by volume of nitric acid 3.6 N relative to the volume of water,
- la solution acide comporte entre 80 % à et 90% en volume d’acide chlorhydrique 1 N et entre 10 et 20% d’acide nitrique 3,6 N,- the acid solution comprises between 80% to and 90% by volume of 1 N hydrochloric acid and between 10 and 20% of 3.6 N nitric acid,
- la solution acide, après 1 à 5 heures à plus de 125°C comporte des ions fluor en solution, en concentration inférieure à 2.10'3mole/L,- the acid solution, after 1 to 5 hours at more than 125 ° C, contains fluorine ions in solution, in a concentration of less than 2.10 ' 3 mole / L,
- le procédé ne génère aucun déchet ultime, les néo-produits obtenus étant utilisables industriellement dans des filières de consommation déterminées,the process does not generate any final waste, the neo-products obtained being usable industrially in specific consumption sectors,
- en outre, à la fin du traitement du produit minéral composite contenant de l’amiante au sein du réacteur, la solution résiduelle obtenue est employée en tant que matière première pour des opérations de synthèses minérales,- in addition, at the end of the treatment of the composite mineral product containing asbestos within the reactor, the residual solution obtained is used as a raw material for mineral synthesis operations,
- en outre, à la fin du traitement du produit minéral composite contenant de l’amiante au sein du réacteur, la solution résiduelle obtenue est réemployée dans le cadre d’un procédé de synthèse minérale dans lequel il y a neutralisation du pH de la solution résiduelle acide, afin d’en extraire les ions métalliques et de récupérer une eau claire, non chargée, cette dernière pouvant de nouveau être utilisée dans le cadre de la présente invention.- in addition, at the end of the treatment of the composite mineral product containing asbestos within the reactor, the residual solution obtained is reused in the context of a mineral synthesis process in which the pH of the solution is neutralized acid residue, in order to extract the metal ions therefrom and recover clear, uncharged water, the latter being able to be used again in the context of the present invention.
L’invention propose également une installation de destruction hydrothermale d’un produit composite minéral contenant de l’amiante comportant au moins un réacteur, laquelle installation étant spécialement configurée pour exécuter le procédé de l’invention.The invention also provides an installation for hydrothermal destruction of a mineral composite product containing asbestos comprising at least one reactor, which installation is specially configured to carry out the process of the invention.
Avec le procédé proposé, le processus hydrothermal de destruction de l’amiante ne génère aucun déchet ultime. Tous les néo-produits, notamment la silice et la solution résiduelle, font l’objet de filières de consommation identifiées.With the proposed process, the hydrothermal asbestos destruction process generates no ultimate waste. All neo-products, including silica and residual solution, are the subject of identified consumption channels.
Description detaillee d’un exemple de réalisationDetailed description of an exemplary embodiment
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.The description which follows with reference to the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be carried out.
Sur le dessin annexé :In the attached drawing:
- la figure 1 représente un exemple d’installation industrielle spécialement configurée pour la mise en œuvre du procédé de l’invention.- Figure 1 shows an example of an industrial installation specially configured for the implementation of the method of the invention.
ProcédéProcess
Le produit minéral composite contenant de l’amiante qui peut être traité est typiquement une plaque de couverture usagée en fibrociment comme on le verra en relation avec la figure 1. Cette plaque résulte du mélange d’une composition de ciment avec des fibres d’amiante.The asbestos-containing composite mineral product which can be treated is typically a used fiber cement cover plate as will be seen in relation to FIG. 1. This plate results from the mixture of a cement composition with asbestos fibers .
De préférence, dans un premier temps, on procède à un nettoyage des plaques pour éliminer les éléments étrangers, notamment organiques, ayant pu s’y fixer avec le temps, comme par exemple du lichen ou des mousses.Preferably, first of all, the plates are cleaned to remove foreign elements, in particular organic, which may have become attached to them over time, such as lichen or mosses.
Les plaques sont ensuite placées dans un réacteur qui est une enceinte pouvant être close pour permettre sa mise en pression et qui peut être chauffée directement et/ou indirectement. Une solution acide est présente ou introduite dans le réacteur et les plaques baignent dans cette solution acide. Le chauffage indirect peut être obtenu par chauffage de la solution acide qui est envoyée dans le réacteur. De préférence, ce réacteur est thermiquement isolé afin de réduire les pertes thermiques.The plates are then placed in a reactor which is an enclosure which can be closed to allow it to be pressurized and which can be heated directly and / or indirectly. An acid solution is present or introduced into the reactor and the plates are immersed in this acid solution. Indirect heating can be obtained by heating the acid solution which is sent to the reactor. Preferably, this reactor is thermally insulated in order to reduce heat losses.
La solution acide comporte de l’eau, de l’acide chlorhydrique, de l’acide nitrique. Un composé solide comportant au moins un atome de fluor est disposé dans le réacteur au contact de la solution acide. Ce composé solide est essentiellement non soluble dans la solution et en pratique sa solubilité est au plus de 0,01% selon la norme ASTM-D-543. Dans une variante, on ajoute un composé solide comportant au moins un atome de fluor soluble dans la solution acide. Dans tous les cas, la génération des ions Fluor est très faible et la concentration en ions Fluor pendant le traitement ne dépasse pas 2.10'3mole/L dans la solution acide de traitement.The acid solution includes water, hydrochloric acid, nitric acid. A solid compound comprising at least one fluorine atom is placed in the reactor in contact with the acid solution. This solid compound is essentially insoluble in the solution and in practice its solubility is at most 0.01% according to standard ASTM-D-543. In a variant, a solid compound is added comprising at least one fluorine atom soluble in the acid solution. In all cases, the generation of fluorine ions is very low and the concentration of fluorine ions during treatment does not exceed 2.10 ' 3 mole / L in the acid treatment solution.
Il est important de noter que contrairement au procédé du document US5258131, il n’y a pas dans la présente invention d’ajout d’acide fluorhydrique à un fort dosage (dans ce document US5258131, l’acide fluorhydrique est ajouté pour obtenir une concentration entre 1 et 10%, soit 2 à 8% en masse) et, surtout, le squelette siliceux du produit minéral composite traité est conservé, même microscopiquement jusqu’à une échelle nanométrique, contrairement au procédé de ce même document. La silice obtenue à la fin du traitement selon l’invention est amorphe, très pure (>95%), a conservé son aspect fibriforme et n’a pas été transformée en fluorosilicate.It is important to note that unlike the process of document US5258131, there is in the present invention no addition of hydrofluoric acid to a high dosage (in this document US5258131, hydrofluoric acid is added to obtain a concentration between 1 and 10%, i.e. 2 to 8% by mass) and, above all, the siliceous skeleton of the treated composite mineral product is preserved, even microscopically up to a nanometric scale, unlike the process of this same document. The silica obtained at the end of the treatment according to the invention is amorphous, very pure (> 95%), has retained its fibriform appearance and has not been transformed into fluorosilicate.
Un exemple de composition de cette solution acide est la suivante : 850 à 900 litres d’acide chlorhydrique dilué à 1N auquel est ajouté 100 à 150 litres d’acide nitrique dilué à 3,6N pour le traitement de 100 Kg de plaques.An example of the composition of this acid solution is as follows: 850 to 900 liters of hydrochloric acid diluted to 1N to which is added 100 to 150 liters of nitric acid diluted to 3.6N for the treatment of 100 kg of plates.
Dans ces conditions, on prévoit une durée de traitement des plaques d’environ 48 heures avec cette solution acide maintenue à environ 200°C et sous une pression d’environ 16 bars. Toutefois, en fonction des conditions et du type des plaques, le traitement peut être plus court et on envisage un traitement pendant 2 à 4 heures.Under these conditions, a duration of treatment of the plates is expected to be approximately 48 hours with this acid solution maintained at approximately 200 ° C. and under a pressure of approximately 16 bars. However, depending on the conditions and the type of plaques, the treatment may be shorter and treatment is envisaged for 2 to 4 hours.
Le composé solide comportant au moins un atome de fluor est de préférence du TEFLON® mais, en pratique, on peut utiliser d’autres produits et par exemple des polymères comportant du fluor (fluoropolymères) y compris sous forme de poudre, de granulés, plaques ou barres ou, encore, de revêtement interne du réacteur. A titre d’exemple de fluoropolymères on peut citer : le polytétrafluoroéthylène (PTFE), un polymère comportant des groupes perfluoroalcoxy, un copolymère éthylène propylène fluoré (FEP), un copolymère d’éthylène et de chlorotrifluoroéthylène (ECTFE), le poly(éthylène-cotétrafluoroéthylène) (ETFE), le poly(fluorure de vinyle) (PVF), le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE), un copolymère de fluorure de vinylidène et de chlorotrifluoroéthylène, les composés comportant des groupes perfluoropolyéther (PFPE) ou encore du le perflooroalcoxy (PFA).The solid compound comprising at least one fluorine atom is preferably TEFLON® but, in practice, it is possible to use other products and for example polymers comprising fluorine (fluoropolymers) including in the form of powder, granules, plates or bars or, again, of the internal coating of the reactor. Examples of fluoropolymers that may be mentioned: polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer comprising perfluoroalkoxy groups, a fluorinated ethylene propylene copolymer (FEP), a copolymer of ethylene and chlorotrifluoroethylene (ECTFE), poly (ethylene- cotetrafluoroethylene) (ETFE), poly (vinyl fluoride) (PVF), poly (vinylidene fluoride) (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), a copolymer of vinylidene fluoride and chlorotrifluoroethylene, compounds containing perfluoropolyether groups (PFPE) or perflooroalkoxy (PFA).
Le composé solide comportant au moins un atome de fluor est spectateur de la réaction chimique qui s’opère dans le réacteur et se retrouve donc pratiquement inchangé à la fin de la réaction.The solid compound comprising at least one fluorine atom is a spectator of the chemical reaction which takes place in the reactor and is therefore found practically unchanged at the end of the reaction.
A la fin du traitement, un résidu solide d’environ 30 Kg ayant conservé la forme géométrique initiale est obtenu ainsi que 1070 Kg de solution résiduelle provenant de la solution acide initiale et de la mise en solution des ions lessivés du produit minéral composite qui a été traité.At the end of the treatment, a solid residue of approximately 30 Kg having retained the initial geometric shape is obtained as well as 1070 Kg of residual solution originating from the initial acid solution and from the dissolution of the leached ions of the composite mineral product which has been treated.
Concernant la solution résiduelle, il est mesuré typiquement une concentration de quelques dizaines de mg d’ion Fluor dans l’éluât acide résiduel, soit environ 30 mg/l. Cet ion fluor ne faisant pas partie du cocktail acide de base (HCl + HNO3), ni de l’eau de consommation courante à cette concentration-là, peut provenir donc, soit pour partie du matériau composite amiante-ciment, certains ciments pouvant contenir un peu de fluorine, soit, pour tout ou partie, du revêtement en fluoropolymère puisque lui seul est susceptible d’en fournir dans le cas où seulement un fluoropolymère est présent. Dans la variante où on ajoute un composé solide comportant au moins un atome de fluor et qui est soluble dans la solution acide, cet ajout se fera à une très faible concentration pour ne pas dépasser les 2.10'3 mole/L prévues.Concerning the residual solution, a concentration of a few tens of mg of fluorine ion in the residual acid eluate is typically measured, ie approximately 30 mg / l. This fluorine ion not being part of the basic acid cocktail (HCl + HNO3), nor common drinking water at this concentration, can therefore come, either partly from the asbestos-cement composite material, certain cements which may contain a little fluorite, or, for all or part, of the fluoropolymer coating since it alone is capable of supplying it in the case where only one fluoropolymer is present. In the variant where a solid compound is added comprising at least one fluorine atom and which is soluble in the acid solution, this addition will be made at a very low concentration so as not to exceed the 2.10 3 mol / L provided.
Le résidu solide est le résultat de l’extraction des ions métalliques provenant du produit minéral composite traité, le composé solide comportant du fluor notamment en poudre n’étant pas considéré comme appartenant au résidu solide. Le résidu solide est à 95% minimum constitué de silice, SiO2, amorphe qui peut trouver des utilisations diverses du fait de sa forte réactivité et de sa grande pureté. Ce résidu siliceux pur et amorphe est valorisable par exemple dans les domaines du BTP, de l’industrie cimentière, du photovoltaïque, du verre, et de l’électronique.The solid residue is the result of the extraction of metal ions from the treated composite mineral product, the solid compound comprising fluorine in particular in powder form not being considered as belonging to the solid residue. The solid residue is 95% minimum consisting of silica, SiO 2 , amorphous which can find various uses because of its high reactivity and high purity. This pure and amorphous siliceous residue can be used, for example, in the fields of construction, the cement industry, photovoltaics, glass, and electronics.
Il est également possible d’utiliser l’éluât pour la synthèse de sels, de Gypse ou d’autres minéraux. L’éluât acide représente donc une matière première pour la synthèse de sel, de gypse et d’autres minéraux (hydrotalcite, hydroxyapatite, ...) après séparation, concentration ou précipitation. La phase aqueuse ultime pouvant être directement réemployée dans le cadre du présent dispositif.It is also possible to use the eluate for the synthesis of salts, gypsum or other minerals. The acid eluate therefore represents a raw material for the synthesis of salt, gypsum and other minerals (hydrotalcite, hydroxyapatite, ...) after separation, concentration or precipitation. The ultimate aqueous phase can be directly reused in the context of this device.
Ainsi, le procédé de l’invention ne génère aucun déchet ultime, les néoproduits obtenus étant utilisables industriellement dans des filières de consommation déterminées.Thus, the method of the invention does not generate any ultimate waste, the neoproducts obtained being usable industrially in specific consumption sectors.
DispositifDevice
Sur la figure 1, on a représenté une installation pour le traitement de ίο plaques fibrociment 10 contenant de l’amiante. Cette installation comporte deux réacteurs 1, 2. Le premier réacteur 1 est ouvert et son couvercle 9 a été déposé afin de permettre l’introduction de plaques 10 qui sont disposées sur un support 11 adapté. Pour manœuvrer ces divers éléments, une grue sur portique 12 est ici mise en œuvre. Le second réacteur 2 est fermé, son couvercle étant fixé en place, et il peut donc être mis en pression. Des réservoirs permettent le stockage des divers produits liquides mis en œuvre et/ou de la solution résiduelle obtenue après traitement. La solution acide utilisée peut être livrée prête à l’emploi et stockée dans un des réservoirs ou, comme dans l’exemple représenté, les produits servant à la réalisation de la solution sont stockés séparément dans les réservoirs. Sur l’exemple de la figure 1, le réservoir 4 est utilisé pour le stockage de l’eau et le réservoir 3 pour le stockage de l’acide chlorhydrique, ces produits étant mélangés de manière adéquate dans le réacteur. Des canalisations 5, 6, 7 permettent la circulation des liquides au sein de l’installation et des moyens de pompage et de mise en pression 8 sont également utilisés. Des moyens de chauffage, non représentés, sont également présents afin de chauffer la solution acide dans laquelle baignent les plaques.In Figure 1, there is shown an installation for the treatment of ίο fiber cement sheets 10 containing asbestos. This installation comprises two reactors 1, 2. The first reactor 1 is open and its cover 9 has been removed in order to allow the introduction of plates 10 which are arranged on a suitable support 11. To maneuver these various elements, a gantry crane 12 is used here. The second reactor 2 is closed, its cover being fixed in place, and it can therefore be pressurized. Reservoirs allow the storage of the various liquid products used and / or of the residual solution obtained after treatment. The acid solution used can be delivered ready for use and stored in one of the tanks or, as in the example shown, the products used to make the solution are stored separately in the tanks. In the example of FIG. 1, the tank 4 is used for the storage of water and the tank 3 for the storage of hydrochloric acid, these products being adequately mixed in the reactor. Pipes 5, 6, 7 allow the circulation of liquids within the installation and pumping and pressurizing means 8 are also used. Heating means, not shown, are also present in order to heat the acid solution in which the plates bathe.
Selon le mode de mise en œuvre choisi, le réacteur comporte une paroi interne tapissée d’un revêtement à base de fluor et par exemple de TEFLON® et/ou d’un autre fluoropolymère et/ou les fluoropolymères sont introduits dans le réacteur sous forme de poudre, granulés, barres, plaques ou toute autre forme permettant la mise en contact des fluoropolymères avec la solution acide de traitement.Depending on the mode of implementation chosen, the reactor has an internal wall lined with a coating based on fluorine and for example TEFLON® and / or another fluoropolymer and / or the fluoropolymers are introduced into the reactor in the form powder, granules, bars, plates or any other form allowing the fluoropolymers to come into contact with the acid treatment solution.
Etant donné la mise en pression du réacteur et le chauffage de son contenu, le réacteur est métallique afin de pouvoir résister aux contraintes qui en résultent. Pour le choix des métaux du réacteur on peut consulter le document «Techniques de l’Ingénieur - Matériaux métalliques », Pierre-Jean Cunat, 2000, vol. MB3, n° M4541, pp. M4541.1-M4541.31 (ISSN 17628733). Dans ce document, pages 7 et 8, il est conseillé pour une réaction en milieu chaud et en présence d’HCI (produit corrosif), des alliages de type « austénitiques >> à forte teneur en chrome et nickel, légère teneur en Molybdène et faible teneur en carbone, de type : 304L, 316L, 904L. Il existe aussi un alliage très résistant appelé « Inconel 625 >>.Given the pressurization of the reactor and the heating of its contents, the reactor is metallic in order to be able to resist the stresses which result therefrom. For the choice of reactor metals, one can consult the document "Engineering Techniques - Metallic Materials", Pierre-Jean Cunat, 2000, vol. MB3, n ° M4541, pp. M4541.1-M4541.31 (ISSN 17628733). In this document, pages 7 and 8, it is advisable for a reaction in a hot environment and in the presence of HCl (corrosive product), alloys of the "austenitic" type with a high content of chromium and nickel, slight content of Molybdenum and low carbon, type: 304L, 316L, 904L. There is also a very strong alloy called "Inconel 625".
En outre des dispositifs décrits ci-dessus, d’autres dispositifs sont présents notamment en fonction des prétraitements des plaques et/ou post-traitements (après la destruction de l’amiante dans le réacteur) de la solution résiduelle et/ou des produits solides obtenus.In addition to the devices described above, other devices are present in particular as a function of the pre-treatments of the plates and / or post-treatments (after the destruction of the asbestos in the reactor) of the residual solution and / or the solid products. obtained.
Des capteurs et détecteurs sont mis en œuvre au sein de l’installation afin de surveiller le traitement, de détecter des anomalies et de pouvoir réguler le traitement par des moyens de contrôle et de commande notamment des vannes, des pompes et du moyen de chauffage.Sensors and detectors are implemented within the installation in order to monitor the treatment, to detect anomalies and to be able to regulate the treatment by means of control and command, in particular valves, pumps and the heating means.
De préférence, l’installation et les moyens de stockage sont disposés dans 5 un ou des bacs de rétention adaptés afin de pouvoir récupérer les produits utilisés en cas de fuite et/ou les neutraliser localement. De préférence, l’installation est disposée dans un local ayant des moyens d’aération et aussi de filtrage des gaz ou vapeurs pouvant être libérés par les produits mis en œuvre. En pratique, l’installation est adaptée à respecter les normes en vigueur.Preferably, the installation and the storage means are arranged in one or more suitable retention tanks in order to be able to recover the products used in the event of a leak and / or neutralize them locally. Preferably, the installation is arranged in a room having means for aeration and also for filtering the gases or vapors which can be released by the products used. In practice, the installation is adapted to comply with the standards in force.
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WO2021254626A1 (en) * | 2020-06-18 | 2021-12-23 | Asbeter Holding B.V. | Methods for destructions of hazardous silica containing fibers |
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