19. 10. 2022

Séparation de l’aluminium présent dans des déchets mélangés (étude de cas)

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1. La séparation des canettes en aluminium se trouvant dans des déchets mélangés composées de plastiques et d’autres matériaux non-métalliques. La matière que le client traite est déjà passée par une séparation magnétique et elle ne contient donc plus de contaminants ferreux. Néanmoins, afin de pouvoir tirer profit des contaminants métalliques non-ferreux, le client a besoin de séparer ces matériaux métalliques (= les canettes en aluminium) du restant des déchets communaux (papier, bois, plastiques, etc.). La séparation des cartons d’emballage de boissons aseptiques (de type Tetra Pak) qui se trouvent dans des déchets mélangés ne contenant pas de contaminants magnétiques.
2. Les cartons d’emballage de boissons aseptiques se composent de six couches dont une d’entre elles est formée par de l’aluminium (quatre sont en polyéthylène et une en papier. L’aluminium protège le contenu du carton de la lumière, le papier donne de la rigidité à l’emballage et le polyéthylène garantit l’étanchéité de l’emballage). Jusqu’à présent, le recyclage complet des différents composants est plutôt rare et dans la plupart des cas, on ne récupère que les fibres de papier dans les papeteries (les emballages de boissons sont mixés dans un bain d’eau et les fibres de papier sont ensuite réutilisées pour fabriquer du papier recyclé). L’emploi des cartons entiers pour fabriquer des plaques de construction et des plaques d’isolation (qui ont des propriétés similaires à celles des plaques de carton-plâtre) est relativement répandu (et relativement simple). Parfois, on récupère également le polyéthylène des cartons pour fabriquer des plastiques recyclés. La composante aluminium est celle qui est la moins réutilisée et pourtant, son potentiel économique est très important si on prend en compte le prix actuel de l’aluminium et qu’on le multiplie par l’énorme quantité de cartons d’emballage de boissons aseptiques qui se trouvent dans les déchets mélangés. La condition pour pouvoir réutiliser l’aluminium issu des cartons d’emballage de boissons aseptiques est de parfaitement trier ces emballages – la matière est ensuite broyée et l’aluminium est séparé du plastique et du carton à l’aide de séparateurs électrostatiques (cela qui permet d’atteindre un recyclage de près de 99 % de l’aluminium contenu dans les cartons d’emballage de boissons aseptiques!).
3. Une séparation simultanée des canettes en aluminium et des cartons d’emballage de boissons aseptiques qui se trouvent dans des déchets mélangés ne contenant pas de particules magnétiques.

Principe du fonctionnement d’un séparateur de métaux non-ferreux.

Le séparateur à courants de Foucault (également bien connu sous la désignation anglaise "eddy current separator") est équipé d’une courte bande de convoyage dont le rouleau d’entraînement a une paroi non-métallique et renferme un rotor magnétique à haute vitesse (avec le système polaire concentrique ou excentrique). La séparation des particules métalliques non-magnétiques s’effectue au moment où ces particules se trouvant sur la bande de convoyage se retrouvent dans le champ magnétique du rotor en rotation. Ce champ magnétique les magnétise temporairement et leur polarité est la même que celle du champ magnétique du rotor – c’est pour cela que ces particules magnétisées sont repoussées et automatiquement éjectées de la bande de convoyage du séparateur de métaux non-ferreux. Pour pouvoir atteindre d’excellents résultats en termes de tri des déchets métalliques non-magnétiques, il est nécessaire que le flux de matière qui se trouve sur la bande de convoyage soit uniforme et que l’épaisseur de la couche de matière se trouvant sur la bande corresponde plus ou moins à la granulométrie de la matière (= que la matière ne forme autant que possible qu’une seule couche). C’est pour cela qu’il est toujours recommandé de placer un alimentateur vibrant en amont du séparateur des métaux non-ferreux. Il convient également de garder à l’esprit qu’avant de pouvoir trier les métaux non-ferreux, il est nécessaire d’éliminer tous les contaminants magnétiques se trouvant dans la matière à traiter (par exemple à l’aide d’un tambour magnétique, d’un rouleau magnétique ou d’un overband).

Description du problème : 

Le séparateur à courants de Foucault sert donc à séparer les matériaux réagissant à un flux électromagnétique des autres matières. L’aluminium fait partie des métaux non-ferreux qui sont de bons conducteurs électriques et qui sont légers. La séparation à l’aide d’un « eddy current » séparateur  ne pose donc généralement pas de problème. La conductivité électrique dépend cependant non seulement du type de matière en question, mais aussi de sa forme et de son volume. C’est par exemple pour cela que les tôles ou les canettes en aluminium se sépareront toujours plus facilement que de courts bouts de fils. D’un point de vue conductivité électrique, la très fine couche d’aluminium qui se trouve dans les cartons d’emballage de boissons aseptiques devient ainsi problématique pour les mêmes raisons… Outre cela, vu que la conductivité électrique des canettes en aluminium est très différente de celle des emballages de boissons, séparer ces deux types de matière en n’utilisant qu’un seul séparateur de métaux non-ferreux risque d’être difficile. Nous avons dû faire différents essais afin de trouver la solution optimale.  

Solution au problème

À l’aide d’un séparateur de métaux non-ferreux ECS-C centrique et à quatre pôles magnétiques, nous avons tout d’abord testé l’éjection des canettes en aluminium individuelles se déplaçant sans aucune autre matière à une vitesse de 1,5 m/s. Les résultats de ce test ont montré qu’en utilisant un séparateur ECS-C, nous étions capables d’atteindre une fiabilité de séparation de 100 % (le séparateur ECS-C a éjecté toutes les canettes bien au-delà de l’axe de séparation). Nous sommes donc passé à un test de triage des canettes en aluminium se trouvant dans des déchets mélangées – ce test a montré que nous avions réussi à trier toutes les canettes en aluminium qui se trouvaient dans la matière testée. Nous avons ensuite effectué le même test avec les emballages de type Tetra Pak – tout d’abord un test sans aucune autre matière, puis un test de séparation des emballages se trouvant dans des déchets mélangés. Ces deux tests ont montré que le séparateur ECS-C était capable de trier une majeure partie des emballages Tetra Pak recouverts d’un revêtement en aluminium, mais qu’en raison de leur très fine couche d’aluminium, la variante centrique à quatre pôles ne permettait pas d’atteindre une séparation qui soit fiable à 100 %.

Nous avons ensuite fait un test visant à séparer aussi bien les canettes en aluminium que les emballages de type Tetra Pak et ce, à l’aide d’un séparateur de métaux non-ferreux ECS-E excentrique à douze pôles. Au premier regard, il apparaît clairement que l’énergie cinétique que le séparateur transmet aux canettes en aluminium et aux emballages de type Tetra Pak est beaucoup plus élevée que celle que le séparateur centrique à quatre pôles avait été capable de leur transmettre lors du triage. Dans le cas des canettes et des emballages de type Tetra Pak, nous avons réussi à obtenir cent pour cents de collecte. Et vu que les deux types de matériaux ont été éjectés beaucoup plus loin que ce qui était demandé, il a été possible d’agrandir l’orifice de réception des matériaux non-magnétiques dans le module de triage. Par conséquent, la capacité générale de la ligne de triage a été sensiblement augmentée, ce qui a eu un impact positif sur les résultats économiques du tri des déchets mélangés.

Analyse des solutions techniques envisageables : 

S’il est nécessaire de séparer les canettes en aluminium qui se trouvent par exemple dans un mélange d’autres déchets non-magnétiques, la meilleure solution semble être la mise en place d’un séparateur à courants de Foucault avec le système polaire concentrique. Les raisons en sont les suivantes :

• Un retour sur investissement très rapide (si le pourcentage de contaminants en aluminium est élevé et le volume à traiter est important, le retour sur investissement peut n’être l’affaire que de quelques semaines) ;
• La fiabilité de la séparation des canettes en aluminium ;
• Dans le cas présent, il s’agit d’un excellent équivalent aux séparateurs excentriques multipôles qui sont beaucoup plus chers = un excellent rapport prix/performances ;
• Un séparateur à nettoyage automatique ne nécessitant aucune interruption du flux de matière (24/7) = un traitement continu ;
• Une excellente efficacité et ce, même lorsque la matière à nettoyer se déplace à haute vitesse ;
• Une largeur de travail pouvant atteindre 2000 mm = une haute capacité d’exploitation.

Si le client souhaite séparer les cartons d’emballage de boissons aseptiques qui ont une mauvaise conductivité électrique et qui se trouvent dans un mélange de déchets non-magnétiques ou s’il souhaite séparer simultanément les cartons d’emballage de boissons aseptiques et les canettes d’aluminium, la meilleure solution sera d’utiliser un séparateur de métaux non-ferreux multipôles avec le système polaire excentrique. Les avantages offerts par cette solution sont les suivants :

• La fiabilité de la séparation des cartons d’emballage de boissons aseptiques (malgré la très fine couche d’aluminium) ;
• Une solution universelle permettant de séparer des matériaux métalliques non-magnétiques ayant des propriétés sensiblement différentes ;
• Un séparateur à nettoyage automatique ne nécessitant aucune interruption du flux de matière (24/7) = un traitement continu ;
• Une excellente efficacité et ce, même lorsque la matière à nettoyer se déplace à haute vitesse ;
• Une largeur de travail pouvant atteindre 2000 mm + l’éjection des cartons recouverts d’aluminium à une grande distance = une haute capacité d’exploitation.

Avantages de la solution technique ayant été proposée : 

• La possibilité de réutiliser une matière première secondaire précieuse ;
• La réduction de la charge écologique liée à la production d’aluminium à partir de bauxite ;
• Une sensible augmentation de la productivité du travail, de la rentabilité et des bénéfices dans le domaine du tri des déchets mélangés.