Kahl-Gruppe

Installations de recyclage des pneus usagés

Nouvelles voies de recyclage pour les pneus usagés

Chaque année, un volume de plus de 2,5 millions tonnes de pneus usés est produit, dont environ 600.000 t en Allemagne. La plus grande partie, 270.000 t, est utilisée comme combustible secondaire dans les cimenteries ou les centrales électriques.

La diminution des ressources limitées du pétrole d'une part, et le rendement énergétique faible par rapport aux dépenses d'énergie énormes de la production des pneus d'autre part, rendent la valorisation thermique des pneus usagés peu écologique et peu économique. Étant donné cela, la valorisation matière des composants principaux est la meilleure alternative.

La valorisation matière des pneus usagés

Pour valoriser les pneus, il faut les broyer et puis complètement séparer les composants caoutchouc, acier et fibres textiles. En général, les pneus sont pré-broyés dans des déchiqueteurs à deux arbres ou des cisailles rotatives à faible vitesse. Ils sont ensuite transformés en granulés de caoutchouc ou en poudrettes de différentes granulométries dans une unité de broyage à une ou plusieurs étapes. On distingue les deux procédés suivants:

  • Le broyage à température cryogénique: Dans ce procédé, aussi dénommé broyage cryogénique, l'azote liquide (LN2) rend les chips des pneus prébroyées assez cassants pour être plus facilement broyés dans les broyeurs à marteaux. Dans la plupart des cas, une étape de broyage suffit pour obtenir la séparation des composants souhaitée ainsi qu'un vaste spectre granulométrique des granulés de caoutchouc. Les inconvénients de cette technologie sont les coûts élevés causés par l'utilisation de l'azote liquide. En effet, une à deux tonnes de LN2 sont requises par tonne de pneus usagés. De plus, la surface réduite des granulés et des poudrettes qui se cassent comme du verre a une incidence défavorable.
  • Broyage à température ambiante: Pendant le procédé de broyage à température ambiante, les chips de pneus sont broyées sans fragilisation à température ambiante dans des granulateurs ou des broyeurs à grande vitesse. Dans les granulateurs (de coupe) installés en série, le produit est broyé progressivement jusqu'à la taille de grain souhaitée. L'inconvénient principal du broyage à température ambiante avec des granulateurs réside dans la dépense d'énergie considérable causée par l'emploi de plusieurs étapes de broyage et par l'usure relativement importante des couteaux des granulateurs provocant des frais élevés d'entretien et de pièces d'usures.
L'alternative: Le broyage des pneus sur des presses à filière plate

Le procédé de broyage des pneus usagés à température ambiante, perfectionné par la Sté Amandus Kahl GmbH à Reinbek, Allemagne, est une alternative économique aux procédés de broyage traditionnels déjà mentionnés.

Dans une étape préliminaire, les pneus fournis sont broyés à la taille de chips de 50 x 100 mm. A travers une trémie tampon intermédiaire et un dispositif d'alimentation réglable, les chips sont ensuite alimentées dans le cœur de l'installation, l'unité de broyage de caoutchouc. Ici, les pièces de pneus sont broyées dans une presse à filière plate KAHL à l'aide de galets.

Les chips des pneus sont broyées entre les galets cylindriques et la filière circulaire conçue comme une plaque perforée. Les galets roulant sur la piste de galets de la filière ainsi que les forces de pression allant jusqu'à 120 bars appliquées par un système hydraulique à réglage automatique, produisent des forces de cisaillement qui décomposent les pièces des pneus et séparent les différents composants. A la différence des granulateurs (de coupe) classiques, le broyage n'est pas réalisé par des arêtes définies géométriquement, mais par les forces de cisaillement générées entre les outils de broyage et le produit. Ainsi, l'usure des outils de broyage n'a aucune influence sur le résultat de la granulation.

La presse à granuler du type 60-1250  ayant une puissance motrice de 2 x 160 kW transforme jusqu'à 4,5 t/h de chips de pneus en granulés de 0,4 à 20 mm qu'il s'agisse des pneus de PL d'une taille initiale d'environ 50 à 80 mm ou des pneus de VL d'environ 100 à 150 mm. Le débit effectif de la presse dépend de la grosseur de grain souhaitée du produit fini. Pour le broyage à moins de 4 mm, le débit d'un système de broyage à une étape s'élève à environ 2,5 t/h. Les déclassés supérieurs sont mélangés avec les chips des pneus dans la trémie tampon, en amont de la presse à granuler, et sont broyés de nouveau.

Résultat typique de la séparation

  • Acier:                                                  15 à 20 %
  • Granulés de caoutchouc
    Taille de 4 à 6 mm:                              15 %
    Taille de 2 à 4 mm:                              15 %
    Taille de 0 à 2 mm:                              30 %
  • Mélange fibres textiles/caoutchouc:  15 à 20 %

Naturellement, les pourcentages peuvent varier en fonction de la composition du produit d'entrée.

Conditionnement du produit broyé

Après le broyage, les fils d'acier mis à découvert et les mélanges d'acier et de caoutchouc sont séparés à l'aide d'aimants. Dans une première étape de tamisage, les fines inférieures à 8 mm sont séparées et ramenées vers l'unité de nettoyage des granulés. La fraction grossière ainsi que les mélanges d'acier et de caoutchouc sont recyclés dans l'unité de granulation. La quantité de produit recyclé dépend du spectre granulométrique du produit souhaité.

Après la granulation, le produit broyé est classé selon les exigences du client et nettoyé par fractions dans une unité de séparation et de classification à plusieurs étapes. Les métaux sont séparés dans des tambours-magnétiques et triés sur des tamis. La classification finale pour la séparation des fibres textiles et des minéraux est réalisée par des séparateurs zig-zag et des tables de séparation. Selon les souhaits du client, les granulés sont conditionnés en sacs ou en bigbags, ou, comme alternative, stockés dans des silos pour le chargement en vrac dans un camion-citerne ou container.

Il s'agit d'un système modulaire qui est conçu pour une capacité de 2,5 t/h par presse à granuler pendant le travail en 3 x 8 heures. Cela correspond à un débit de 15.000 t/a pour une ligne. Par l'agencement en parallèle de plusieurs modules, la capacité de l'installation peut être augmentée pratiquement à volonté.

Vaste domaine d'application des produits

Outre la pureté importante des granulés de caoutchouc et des poudrettes, le procédé se distingue par une fraction d'acier très pur qui est obtenue comme produit final. Avec une impureté résiduelle de 3 % de caoutchouc et de fibres textiles au maximum dans l'acier, on obtient pour la première fois des prix nettement supérieurs à 100 Euro/t pour la fraction d'acier. Ces aciers de haute qualité sont utilisés dans les hauts fourneaux pour la production d'acier ou, depuis peu, dans le bâtiment comme armature additionnelle du béton armé.

Les granulés de caoutchouc obtenus par le broyage à température ambiante ont une surface spécifique plus grande que les granulés broyés à température cryogénique. Les granulés de caoutchouc et les poudrettes sont utilisés dans divers domaines d'application. Par exemple, ils sont utilisés comme liant dans l'industrie de caoutchouc pour réduire les coûts des matières premières et pour faciliter le procédé de production. Par l'ajout de liants de PU, des nattes de protection contre les chutes pour les terrains de jeu et les terrains de sport, peuvent être produites à partir de ce matériau grâce à la granulation. Une autre possibilité réside dans l'addition à la terre végétale. Ceci améliore les propriétés de compactage et de drainage des pelouses fortement fréquentées. En ajoutant des granulés en caoutchouc, comme par exemple des plastiques thermodurcissables de recyclage au lieu des liants de PU, des compounds d'élastomères peuvent être produits par des procédés d'extrusion spéciaux. A partir de ces compounds, toute une gamme de produits peut être produite par l'extrusion ou le moulage par injection. Les poudrettes broyées à température ambiante sont particulièrement appropriées à cette fin.

Si elles sont ajoutées à l'asphalte, elles améliorent les propriétés de celui-ci dans la construction routière car l'asphalte-caoutchouc réduit les émissions sonores jusqu'à 9 décibels. En plus, la stabilité à la température du revêtement routier augmente, ce qui réduit la formation des rainures en été et des gélivures en hiver.

Il y a donc de vastes possibilités d'application, notamment pour les granulés broyés à température ambiante. Or, elles ne deviennent rentables qu'avec une technique de granulation économique.

Les avantages de cette technique

  • taille de construction compacte,
  • dépenses en machines réduites grâce au broyage à une étape,
  • matériels de granulation à longue durée de vie, donc coûts d'usure de 5 Euro/t,
  • débit important,
  • changement des outils aisé et rapide,
  • ajustage automatique de l'écartement entre les cylindres par le système hydraulique de la presse à granuler,
  • graissage automatique,
  • niveau sonore au-dessous de 85 dB(A),
  • coût de production environ 40 €/t.