Traitement du noir de carbone récupéré

Le noir de carbone récupéré (rCB) est obtenu à partir de la fraction solide produite lors de la pyrolyse de pneus usagés et d’autres produits en caoutchouc. Avant de pouvoir être réutilisé, ce matériau doit généralement subir plusieurs opérations de finition afin d’obtenir la granulométrie, la fluidité, la densité apparente et les propriétés de manutention recherchées.

Hosokawa Micron propose une ligne intégrée de traitement du rCB combinant broyage fin, manutention, agglomération, séchage, refroidissement et tamisage. La configuration est adaptée à la composition du matériau issu de la pyrolyse, à sa teneur en cendres et en impuretés ainsi qu’aux spécifications du produit final.

De la pyrolyse au rCB valorisable

Lors de la pyrolyse, les composants organiques des pneus sont transformés en huiles et en gaz, tandis qu’une fraction solide contenant du noir de carbone, des charges minérales et des résidus métalliques subsiste. Cette fraction constitue la matière première du procédé de finition.

Après une première préparation et l’élimination d’une partie des contaminants métalliques, le matériau est broyé afin de modifier la structure des particules et d’atteindre la granulométrie souhaitée. Il est ensuite aggloméré et séché pour obtenir des granulés plus faciles à doser, transporter, stocker et incorporer dans une formulation.

La qualité et les possibilités de réutilisation du rCB dépendent de la composition des pneus, des conditions de pyrolyse et des étapes de finition. Les spécifications doivent donc être définies en fonction de l’application visée.

Une ligne de finition intégrée

Le procédé réunit les compétences de plusieurs sociétés du groupe Hosokawa. Hosokawa Alpine fournit les technologies de broyage et de sélection, Hosokawa Micron les équipements d’agglomération et de séchage, et Hosokawa Solids Solutions les systèmes de transport, stockage et dosage.

L’intégration de ces opérations dans une seule installation permet de coordonner l’alimentation, les transferts de matière, les débits et les paramètres de fonctionnement. La ligne peut comprendre :

• la préparation et le dosage de la matière issue de la pyrolyse ;
• la séparation des impuretés métalliques ;
• le broyage fin et la sélection granulométrique ;
• le transport et le stockage intermédiaire ;
• l’ajout contrôlé d’un liant ;
• l’agglomération continue ;
• le séchage et le refroidissement des granulés ;
• le tamisage final, le stockage et le conditionnement.

Broyage fin du rCB

Le broyage fin est déterminant pour ajuster la granulométrie et la structure des particules. Le choix de la technologie dépend notamment de la finesse recherchée, de la teneur en cendres, de l’abrasivité et des contaminants éventuellement présents.

Le broyeur à lit fluidisé opposé TDG peut être utilisé pour produire des qualités de rCB à faible granulométrie. Son sélecteur dynamique intégré contrôle la limite granulométrique supérieure. La conception permet également d’évacuer certaines particules étrangères présentes dans la chambre de broyage. La finesse effectivement obtenue dépend de la matière, du débit et de la configuration du système.

Pour des qualités plus grossières, le broyeur-sélecteur mécanique ACM peut constituer une solution moins énergivore. La vitesse du rotor et celle du sélecteur peuvent être réglées afin d’adapter la granulométrie du produit. La teneur en cendres et l’abrasivité doivent être prises en compte lors de la sélection des matériaux de construction et des pièces d’usure.

La méthode utilisée pour mesurer la granulométrie doit également être clairement définie. Les résultats peuvent en effet varier selon que l’analyse est réalisée par voie sèche ou humide et selon l’équipement de mesure employé.

Manutention de la poudre broyée

Après broyage, le rCB présente généralement une faible densité apparente, une mauvaise fluidité et une forte tendance à générer des poussières. Une ligne traitant une tonne par heure peut ainsi devoir transporter plus de 10 m³ de produit par heure, selon la densité apparente obtenue.

Les systèmes de manutention doivent assurer un transfert régulier entre le broyeur, les équipements de stockage intermédiaire et l’étape d’agglomération. La conception peut comprendre un transport pneumatique, des trémies adaptées aux poudres peu fluides, un dosage pondéral et des dispositifs de récupération des poussières.

Agglomération avec le Flexomix

L’agglomération transforme la poudre fine de rCB en granulés présentant une densité apparente et des propriétés d’écoulement mieux adaptées à la manutention.

Dans le mélangeur-agglomérateur Flexomix, la poudre et une quantité contrôlée de liant, généralement de l’eau, sont introduites en continu. Le rotor à grande vitesse assure leur mélange et la formation de granulés humides. La paroi flexible de la chambre est déformée mécaniquement depuis l’extérieur afin de limiter l’accumulation de matière.

La quantité de liant, la vitesse du rotor, le débit d’alimentation et le temps de séjour influencent la taille, la densité et la résistance des granulés. Ces paramètres doivent être déterminés pour chaque qualité de rCB.

Agglomération dans un mélangeur à broches

Un mélangeur à broches de Mars Mineral peut également être utilisé pour l’agglomération continue. Les broches montées sur l’arbre central mélangent la poudre au liant tout en faisant progresser le produit dans la chambre.

Cette technologie permet de former des granulés relativement denses et arrondis. Leur résistance mécanique dépend notamment des propriétés du rCB, de la formulation du liant et des conditions de fonctionnement. Des essais permettent de comparer cette solution au Flexomix et de sélectionner la technologie appropriée.

Séchage et refroidissement

Les granulés humides sont ensuite séchés dans un sécheur à lit fluidisé statique installé directement en aval de l’agglomérateur. L’air chaud traverse la plaque perforée et le lit de produit afin d’éliminer l’humidité ajoutée pendant l’agglomération.

Après le séchage, les granulés passent progressivement dans une zone de refroidissement. Ils peuvent ensuite être tamisés afin d’éliminer les fractions qui ne correspondent pas à la granulométrie définie avant le stockage ou le conditionnement.

La température, le débit d’air et le temps de séjour sont adaptés à l’humidité initiale, à la capacité de production et aux caractéristiques recherchées pour les granulés.