adaptation du protocole de traitement
6.3 Séparation gravimétrique sur un mélange béton/brique/béton cellulaire
Les essais de broyage sélectif s’avérant peu concluants pour permettre une séparation des différents matériaux, et plus particulièrement des éléments néfastes à la bonne tenue des granulats mixtes pour une application routière, des essais de séparation gravimétrique au moyen d’une table densimétrique ont été réalisés.
6.3.1 Matériel et méthode
La séparation gravimétrique aéraulique est obtenue grâce à une plaque inclinée perforée soumise à un mouvement vibratoire. De plus, un flux d’air ascendant passe au travers de cette plaque, agissant de différentes manières sur la matière à traiter :
- les éléments ultra légers sont entraînés par le flux d’air vers le cyclone ;
- les éléments légers sont fluidisés. Ils flottent sans être en contact avec la plaque et se dirigent vers la sortie aval en raison de l’inclinaison de la table ;
- les éléments lourds, en contact avec la plaque, sont entraînés vers la sortie en amont à l’aide de la vibration.
Les essais de séparation gravimétrique ont été réalisés au moyen d’une table densimétrique de type TTS 300/1000/1 KV (Figure 94). Les caractéristiques de l’équipement sont reprises au Tableau XLIX. Les deux paramètres principaux qui peuvent être modifiés pour obtenir une séparation optimale des lourds et légers, sont l’inclinaison de la plaque perforée et la vitesse d’entraînement du ventilateur de la table de séparation. Pour ces essais, l’inclinaison a été maintenue à son maximum, à savoir 12°, et la vitesse d’entraînement du ventilateur a été adaptée en fonction de la granulométrie de la matière testée pour assurer une séparation optimale.
Tableau XLIX : Caractéristiques de la table densimétrique. Caractéristique de l’équipement
Longueur de la plaque (mm) 1000
Largeur de la plaque (mm) 290
Inclinaison de la plaque (°) 8… 12 Puissance moteur excentré (kW) 0,37 Puissance moteur ventilateur (kW) 2,20 Vitesse d’entrainement du ventilateur
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Figure 94 : Principe de fonctionnement de la table densimétrique.
Les différents essais ont été réalisés sur un mélange de béton, de brique et de béton cellulaire, préalablement concassés au moyen du broyeur à percussion à une puissance motrice de 9 kW. La dimension d’entrée maximale admissible de la table étant de 20 mm, seules les fractions inférieures à 16 mm ont subi cette étape de séparation.
Les premiers essais ont été effectués sur deux fractions granulométriques : (4/10 mm) et (10/16 mm). L’intérêt de travailler sur des tranches granulométriques étroites est d’améliorer l’efficacité de la séparation densimétrique en réduisant l’influence du critère morphologique. Toutefois, comme une application industrielle nécessitant de multiples coupures granulométriques pourrait s’avérer complexe d’un point de vue logistique et entrainerait des coûts supplémentaires, l’efficacité de séparation a également été évaluée sur une tranche granulométrique plus large, à savoir (4/16 mm).
Trémie d’alimentation
Fines
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6.3.2 Résultats
Fraction (4/10 mm) 6.3.2.1
Pour le traitement de cette fraction, la vitesse d’entraînement du ventilateur de la table a été fixée à
2400 t/min. La Figure 95 permet de juger qualitativement la séparation entre béton cellulaire et
béton/briques.
Fraction légère Fraction lourde
Figure 95 : Fractions récupérées après séparation gravimétrique de la fraction (4/10 mm).
La séparation du béton cellulaire du mélange béton/brique par gravimétrie est efficace, comme le montre la Figure 95, avec une fraction lourde composée de granulats mixtes béton/brique et épurée des granulats de béton cellulaire qui sont concentrés dans la fraction légère.
Fraction (10/16 mm) 6.3.2.2
Le traitement sur la fraction (10/16 mm) a initialement été effectué à la même vitesse d’entrainement du ventilateur de la table qui a conduit à une bonne séparation de la fraction (4/10 mm), à savoir
2400 t/min. A cette vitesse, les éléments les plus grossiers de béton cellulaire se retrouvent dans la
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Figure 96 : Fraction lourde récupérée par traitement gravimétrique de la fraction (10/16 mm) à une vitesse d’entrainement du ventilateur de 2400 t/min.
La fraction lourde et la fraction légère ont été recombinées et la vitesse du ventilateur a été augmentée à 3000 t/min. La Figure 97 permet de juger qualitativement la séparation entre béton cellulaire et béton/brique.
Fraction légère Fraction lourde
Figure 97 : Fractions récupérées après séparation gravimétrique de la fraction (10/16 mm).
Comme attendu, la différence de densité entre le béton cellulaire et le mélange briques/béton est suffisamment grande pour avoir une séparation gravimétrique efficace. La sélection de la vitesse du ventilateur a dû être adaptée en fonction de la tranche granulométrique traitée et un seul passage a été suffisant pour obtenir une très bonne qualité de séparation.
Fraction (4/16 mm) 6.3.2.3
Afin d’estimer l’impact que peut entraîner le traitement d’une matière possédant une plus large tranche granulométrique sur l’efficacité de séparation, les fractions légères et lourdes récupérées suite au traitement des fractions (4/10 mm) et (10/16 mm) ont été recombinées pour former une fraction (4/16 mm).
Le premier essai a été réalisé avec une valeur définie de 2400 t/min pour la vitesse d’entraînement du ventilateur, qui correspond au paramètre opératoire pour obtenir une séparation efficace de la fraction (4/10 mm). Sans être parfaite, la séparation du béton cellulaire et du mélange béton/brique est visible
APERROUT – rapport scientifique final Page 118 (Figure 98). Seuls quelques éléments, les plus grossiers, de béton cellulaire ne sont pas entrainés et restent dans la fraction lourde.
Fraction légère Fraction lourde
Figure 98 : Fractions récupérées par traitement gravimétrique de la fraction (4/16 mm) à une vitesse d’entrainement du ventilateur de 2400 t/min.
Les deux fractions ont été recombinées et la vitesse d’entrainement du ventilateur a ensuite été augmentée jusque 3000 t/min. Avec cette nouvelle valeur opératoire, la fraction lourde est épurée de toute présence de béton cellulaire. En contrepartie, les pertes de granulats de béton et de brique se retrouvant dans la fraction légère sont très importantes (Figure 99).
Fraction légère Fraction lourde
Figure 99 : Fractions récupérées par traitement gravimétrique de la fraction (4/16 mm) à une vitesse d’entrainement du ventilateur de 3000 t/min.
Afin de récupérer les granulats de béton et de brique entrainés dans les éléments légers, cette fraction a été retraitée avec la table densimétrique en redescendant la vitesse d’entrainement du ventilateur à
2400 t/min. La fraction lourde qui en résulte reste composée uniquement de béton et de brique, et la
fraction légère est majoritairement constituée de béton cellulaire, avec quelques égarés de béton et de brique (Figure 100).
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Fraction légère Fraction lourde
Figure 100 : Fractions récupérées par traitement gravimétrique à une vitesse d’entrainement du ventilateur de 2400 t/min de la fraction légère issue d’une première séparation gravimétrique de la fraction (4/16 mm) à une
vitesse d’entrainement du ventilateur de 3000 t/min.
Les essais ont montré que la séparation des granulats de béton cellulaire pouvait être réalisée aisément par une technique gravimétrique.
La qualité de la séparation dépend de la vitesse du ventilateur et de la tranche granulométrique qui est traitée. Le tamisage préalable des matières permet de travailler avec des paramètres de séparation gravimétrique préétablis et fixes, ce qui semble plus facilement gérable d’un point de vue industriel.
Fraction (0/4 mm) 6.3.2.4
La fraction (0/4 mm), constituée à partir des flux de granulométrie identique de béton, brique et béton cellulaire, a également fait l’objet du traitement gravimétrique.
Compte tenu de la faible granulométrie de cette fraction, la vitesse d’entrainement du ventilateur de la table densimétrique a été initialement fixée à sa plus faible valeur, à savoir 600 t/min. Suite à l’essai de séparation gravimétrique :
- une fraction lourde constituée de béton et de brique et exempte de béton cellulaire a pu être récupérée (Figure 101) ;
- la majeure partie de la matière légère est entraînée avec le flux d’air ascendant utilisé pour mettre en fluidisation l’échantillon et se retrouve dans les ultra-fines récupérées en sortie du cyclone ;
- la quantité de granulats composant la fraction légère est donc très faible et cette dernière est constituée des granulats de béton cellulaire de dimensions trop importantes pour être entraînés avec les fines et de quelques granulats de béton et de brique.
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Fraction légère Fraction lourde
Fraction fine
Figure 101 : Fractions récupérées par traitement gravimétrique de la fraction (0/4 mm) à une vitesse d’entrainement du ventilateur de 600 t/min.
La séparation gravimétrique effectuée sur la fraction (0/4 mm) est particulièrement intéressante puisqu’elle permet, d’une part, d’éliminer efficacement le béton cellulaire des granulats béton/brique, et, d’autre part, d’éliminer les particules ultra-fines, typiquement (0/63 µm). Cette fraction granulométrique (0/63 µm) est généralement en proportion trop élevée dans les granulats mixtes en sortie des centres de tri (entre 5 et 15 % pour les granulats (0/32 mm)) pour répondre aux spécifications imposées par le Qualiroutes pour une application en sous-fondation (entre 0 et 7 % de passant à 63 µm). La Figure 102 présente l’analyse granulométrique de la fraction (0/4 mm) après traitement. Les résultats confirment que 99 % de la matière a une granulométrie supérieure à 63 µm et 90 % supérieure à 1 mm. Le traitement de cette fraction (0/4 mm) par gravimétrie permettrait donc à la fois de réduire la teneur en éléments néfastes pour une classification des granulats et la teneur en fines (0/63 µm) pour répondre aux critères de spécificité imposé par le Qualiroutes pour une application routière.
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Figure 102 : Courbe granulométrique de la fraction lourde issue de la séparation gravimétrique (avec comme paramètre opératoire 600 t/min pour la vitesse d’entrainement du ventilateur) de la fraction (0/4 mm).
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