Les technologies de tri et de recyclage des métaux

Recyclage et tri des métaux.

Recyclage et tri des métaux.

Les technologies de tri et de recyclage des métaux nécessitent en amont de pouvoir manipuler, déchiqueter, trier les différents métaux et alliages avant leur réutilisation en fonderie ou en sidérurgie. Cette filière de recyclage met en œuvre différentes technologies (chargement et manipulation des ferrailles, broyage, compactage, tri magnétique ou par flottation ou par différence de conductivité électrique, …) que nous détaillerons dans cet article.

Les moyens de traitements et de manutention des ferrailles

En fonction du type et du nombre d’activités exercées par les professionnels du recyclage, différents moyens de production et de traitement des ferrailles sont utilisés. Généralement on distingue quatre familles : les engins liés à la manutention au chargement et au transport des ferrailles, les installations de traitement des matériaux à proprement dit (mise en forme, découpe, …), les  machines et les appareils utilisés pour l’identification, le tri et la revalorisation des matières et enfin les systèmes de détection de sources radioactives.

Les engins de manutention, chargement et transport des ferrailles

Engin à chenille et grappin pour déplacer des ferrailles et tôles.

Engin à chenille et grappin pour déplacer des ferrailles et tôles.

Ces engins de manutention sont utilisés pour le déplacement des ferrailles d’un point à un autre, ou pour le convoyage des matières avant ou après les opérations de traitement. Utilisées pour la préparation des différents lots de ferraille, les capacités et les types de machines sont nombreux.
On distingue ainsi des engins à chenilles, des électro-aimants, des grues articulées avec pinces, des pelleteuses ou encore des engins à chenilles équipés de grappin.

Les broyeurs

Broyeur a axe horizontal pour les matières premières.

Broyeur a axe horizontal pour les matières premières.

Les broyeurs sont les outils qui permettent de fragmenter les biens de consommation en fin de vie (véhicules, électroménager, pneus, …), à l’aide de marteaux disposés autour d’un axe, de lames tournantes ou d’un autre système. A la sortie des broyeurs, on extrait les métaux ferreux, les résidus de broyage contenant des métaux non ferreux, des plastiques, des textiles, du caoutchouc et du verre.

Les compacteurs

Compactage de tôles et canettes.

Compactage de tôles et canettes pour le recyclage.

Les compacteurs sont des machines qui compactent les ferrailles et les tournures afin d’obtenir des paquets ou des briques de dimensions définies de taille plus réduite que leur volume en vrac (souvent très conséquent et difficile à manipuler). Le but de cette opération est essentiellement de réduire le volume et d’augmenter la densité des ferrailles.

Les cisailles

Les cisailles sont des machines qui permettent de découper à longueur souhaitée des ferrailles lourdes (rails de chemins de fer) ou légères (tôles issues d’appareils électroménagers, chutes neuves, bardages provenant de la démolition ou d’éléments de toiture).

Les installations de tri magnétique

Principe de la séparation magnétique des métaux.

Principe de la séparation magnétique des métaux.

Le procédé de tri est basé sur les propriétés magnétiques des matériaux pour séparer les métaux ferreux des autres produits (non ferreux, plastiques, textiles, etc…). Dans ces installations, on retrouve des over-band, des poulies magnétiques et autres inducteurs analogues à ceux utilisés pour le traitement des sables usés de fonderie.

Les installations de tri par flottation

Tri par flottation des différents métaux et matières premières.

Tri par flottation des différents métaux et matières premières (plastiques, …) (source Derichebourg).

Ces machines utilisent le procédé exploitant la différence de densité des matériaux par rapport à la densité d’un liquide. Plongés dans un liquide, les différents matériaux issus de l’opération de broyage se séparent ; les plus lourds « coulent » et les plus légers « flottent » en surface. Actuellement, ces installations permettent de récupérer 99,5 % des métaux non ferreux issus des VHU (Véhicules Hors d’Usage).

Les installations de tri par différence de conductivité électrique

Tri par conductivité électrique.

Tri par conductivité électrique (fraction non métallique et fraction non ferreuse).

Ce procédé de tri est basé sur les propriétés de conductivité électrique des matériaux.
Ces installations sont utilisées pour séparer les fractions non métalliques (plastique, céramique, …) des fractions en métaux non ferreux (argent, cuivre, or, aluminium, zinc, laiton, carbone, nickel, lithium, palladium, platine, tungstène, étain, bronze, plomb, titane, inox).

Les installations de tri par rayons X ou analyseurs de couleurs

Tri des matériaux par rayons X.

Tri des matériaux par rayons X.

Certaines installations utilisent les rayons X pour séparer les substances en se basant sur leur densité atomique. Différents types de matériaux peuvent être triés à partir d’un flux mélangé.  D’autres installations utilisent des analyseurs de couleur (LED) qui permettent de séparer les métaux en se basant sur leur couleur ou leur forme. Ainsi, en bout de chaine, selon le métal identifié en amont (par rayons X ou par analyseur LED), des systèmes (jets d’air, …) dévient les particules de métal vers des bacs sélectifs. Ces techniques s’appliquent, entre autre, mais pas exclusivement, au tri des métaux.

Les appareils portables utilisés pour trier les métaux

Spectromètre mobile utilise sur chantier.

Spectromètre mobile utilise sur chantier.

Arrivés sur les chantiers et chez les recycleurs dans les années 2000, les appareils portables pour trier les métaux n’ont depuis cessé de se développer. Ces appareils qui font appel, soit à la spectrométrie d’émission optique, soit à la fluorescence X, se côtoient, voire se complètent. Actuellement, les analyseurs portables sont utilisés pour les applications d’identification et tri des alliages, de reconnaissance de nuances, de séparation des classes inox 304, 321, P91, et des aciers faiblement alliés, d’analyse des faibles niveaux en Cr (< 0,02 %), d’analyse des faibles niveaux en Ni, Mo, V, de détermination des éléments « légers » Al, Mg, Si, P, S (dernier développement technique). Les programmes de détection des éléments peuvent être adaptés en fonction des matériaux à analyser.

Contrairement aux appareils d’émission optique, l’utilisation des pistolets à fluorescence X doit faire l’objet d’une autorisation (code de la santé publique) auprès de l’autorité compétente, à savoir l’ASN (Autorité de Sûreté Nucléaire). De plus, le code du travail stipule que l’utilisation d’un tel matériel nécessite une personne compétente en radioprotection et ayant suivi avec succès une formation à la radioprotection dispensée par des personnes certifiée par des organismes accrédités.

Les portiques de détection des éléments radioactifs

Portique de détection de la radioactivité.

Portique de détection de la radioactivité à l’entrée d’un site de recyclage.

L’objectif d’un portique, installé à l’entrée d’un site de recyclage, est de détecter la présence de sources radioactives afin d’assurer en premier lieu, la protection des travailleurs de l’entreprise ainsi que celle des populations avoisinantes et de l’environnement. Il appartient à l’exploitant de fixer le seuil d’alarme du déclenchement du portique. Après le déclenchement de l’alarme du portique de détection de la radioactivité lors du contrôle d’un chargement de ferrailles pénétrant dans l’établissement, il appartient à l’exploitant du site de vérifier la présence effective de radioactivité dans ce chargement, en éliminant les risques de fausses alarmes, pour déterminer la conduite à tenir et fixer les modalités de prise en charge des matières radioactives.

Il convient de souligner que le risque de trouver tout ou partie d’une source scellée radioactive dans un chargement de ferrailles pouvant être à l’origine d’un risque d’exposition significatif des personnels n’est pas à exclure. Il convient donc une fois que le risque de fausse alarme est éliminé, de rechercher, d’identifier et d’isoler rapidement la ou les source(s) radioactive(s) à l’origine du déclenchement de l’alarme du portique. Ces opérations doivent être conduites le cas échéant avec le concours d’une personne compétente en radioprotection et peuvent nécessiter de faire appel à des intervenants qualifiés.

L’évolution des métiers du tri et du recyclage

Les métiers du tri et du recyclage des matières premières (dont les métaux) se professionnalisent de plus en plus, intégrant des technologies de plus en plus complexes (rayons X, …), automatisant le tri et le traitement en réduisant les interventions manuelles. De plus, le rendement des traitements s’améliore d’année en année conduisant à un recyclage de plus en plus performant de la matière première.

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