ÉTUDES DE CAS
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Pneus Usagés Réduits en Caoutchouc Granulaire à L'aide de Station de Vidange de Big Bags
CHAMBERSBURG, PENNSYLVANIA — Selon l'Agence de protection de l'environnement des États-Unis, environ 290 millions de pneus usagés sont mis au rebut chaque année aux États-Unis. Jusqu'en 1990, la plupart de ces pneus usagés prenaient de la place dans les sites d'enfouissement ou étaient jetés illégalement. Aujourd'hui, la plupart d'entre eux sont recyclés par des sociétés telles que Edge Rubber (www.edgerubber.com) en différentes qualités de caoutchouc broyé, également connu sous le nom de caoutchouc granulaire.Il existe maintenant des marchés pour 233 millions (80 %) de pneus usagés. Quelque 130 millions (56 %) de ces pneus usagés sont brûlés pour servir de carburant. 56 millions (24 %) sont utilisés dans des projets de génie civil tels que les récifs artificiels, tandis que 30 millions (13 %) sont recyclés en caoutchouc broyé. De plus, 16,5 millions (7 %) de pneus usagés sont retraités.
Sur les 30 millions de pneus usagés recyclés en caoutchouc broyé, quelque 6 millions (20 %) sont envoyés à l'usine Edge Rubber de Chambersburg, en Pennsylvanie, la plus ancienne et la plus performante usine de production de caoutchouc granulaire à fines mesh aux États-Unis. C'est l'une des usines de traitement de déchets de caoutchouc les plus efficaces du pays, et une grande partie de l'efficacité de l'usine est attribuable à son système de manutention des matières premières en vrac composé de six stations de vidange de Big Bags de Flexicon.
«À la réception des pneus usagés, nous les déchiquetons d'abord en morceaux d'environ 1,3 cm, qui sont acheminées par gravité dans des Big Bags de 907 kg», explique Sam Kauffman, vice-président et chef de l'exploitation de Edge Rubber. «Ces particules grossièrement broyées constituent 80 % de la matière première que nous transformons en caoutchouc granulaire».
Les 20 % restants arrivent dans de petits sacs provenant de rechapeurs de pneus qui broient une partie de la bande de roulement de pneus usagés avant d'appliquer une nouvelle bande de roulement sur les carcasses, générant des «granules» qui mesurent environ 0,5 cm.
Edge Rubber ayant éliminé le déversement manuel des petits sacs de son processus de production, le contenu des petits sacs est d'abord transféré dans des Big Bags qui sont stockés ou déchargés pour verser les particules de caoutchouc broyées, ainsi que les particules brutes déchiquetées, dans un broyeur à cylindre pour réduire davantage la taille des particules.
Six systèmes automatisés de déchargement de Big Bags BULK-OUT® BFC avec convoyeurs à vis flexible de Flexicon déplacent les particules de caoutchouc des Big Bags vers les broyeurs à cylindre. Un opérateur charge un Big Bag sur le cadre de la station de vidange grâce à un palan électrique et un chariot sur une poutre en I en porte-à-faux ; la station de vidange verse les particules dans une trémie d'une capacité de 0,56 m3, à partir de laquelle un convoyeur à vis flexible de 4,57 m de long les transporte dans l'un des six broyeurs à cylindre. Kauffman explique : «Quatre de ces systèmes de déchargement sont identiques, l'un d'entre eux est équipé d'un convoyeur à vis flexible de plus grand diamètre pour une capacité d'alimentation plus rapide, et l'autre est une double unité de déchargement avec deux convoyeurs à vis flexibles qui alimentent deux broyeurs à cylindres en matériaux».
Une fois le sac en place, l'opérateur tire l'extrémité fermée à travers une vanne iris, ce qui empêche l'écoulement du matériau, pendant que le Big Bag est ouvert permettant le déchargement contrôlé du matériau dans la trémie.
En raison de la nature des particules de caoutchouc, le flux de matériau du sac peut être inégal. Afin d'assurer un fonctionnement continu et efficace, les dispositifs d'activation de sacs FLOW-FLEXER™ placés sur le cadre compriment les côtés opposés du Big Bag pour favoriser l'écoulement à travers la manchette du sac dans la trémie au sol.
Les particules de caoutchouc s'écoulent de l'orifice de déchargement de la trémie de sol et de l'adaptateur de chargement dans le convoyeur à vis flexible de 4,57 m de long, modèle 1450, conçu pour manipuler des matériaux difficiles et composé d'une vis en acier flexible tournant à l'intérieur d'un tube extérieur en acier au carbone de 11,4 cm de diamètre. La vis est entraînée par un moteur électrique situé à l'extrémité de déchargement du convoyeur, qui alimente les particules de caoutchouc par l'intermédiaire d'un adaptateur de transition dans le broyeur à cylindre.
Les capteurs de niveau haut et bas dans la trémie de sol signalent au contrôle logique programmable d'activer le convoyeur lorsque le niveau est haut, et d'éteindre le convoyeur lorsque le niveau est bas.
Les station de vidange de Big Bags améliorent l'écoulement
«Avant d'acquérir les stations de vidange de Big Bags, nous vidions manuellement les petits sacs de matériaux des rechapeurs de pneus dans les broyeurs à cylindre. Si notre déchiqueteuse de pneus était en panne pour entretien ou réparation, le volume de pneus rechapés déversés dans les broyeurs à cylindre n'était pas suffisant pour maintenir la pleine vitesse de production, ce qui ralentissait tout le processus de broyage. La vidange manuelle des sacs était également une opération très lente», explique M. Kauffman.
«Aujourd'hui, les station de vidange de Big Bags et les convoyeurs à vis flexibles acheminent toutes les matières premières dans les broyeurs à cylindre en un flux continu et automatique», dit-il. Le débit augmente, les stocks diminuent.
Le broyage ambiant produit une poudre de haute qualité
Un pneu typique déchiqueté par Edge Rubber contient, en poids, environ 70 % de caoutchouc récupérable, 15 % d'acier, 3 % de fibres et 12 % de matières étrangères telles que des charges inertes. En moyenne, un pneu de voiture produit de 4,5 à 5,4 kg de caoutchouc granulaire.
Les particules brutes déchiquetées et les pneus rechapés sont d'abord broyés dans des broyeurs à cylindre (broyage à température ambiante) — le premier de deux procédés de réduction de la taille qui produisent neuf tailles de particules allant de 10 mesh (2,00 mm) à 200 mesh (0,074 mm). Les broyeurs à cylindre produisent des particules de 10 mesh (2,00 mm) à 30 mesh (0,60 mm).
Un broyeur à cylindre déchire les déchets de caoutchouc en le faisant passer dans des fûts en acier dentelé en rotation, la réduisant à différentes tailles en ajustant l'espace entre les cylindres de broyage. Les particules longues et étroites qui en résultent ont une grande surface et conviennent à des applications telles que l'automobile, l'asphalte et les produits moulés tels que les tapis en caoutchouc et les roues en caoutchouc solide pour les chariots et les tondeuses à gazon.
Les particules de caoutchouc granulaires rejetées par les broyeurs à cylindre sont classées par tamisage. Les particules de grandes tailles sont réintroduites dans les broyeurs à cylindre tandis que le reste est acheminé vers la ligne d'emballage ou vers le procédé suivant, le micro-broyage, pour être réduites en poudres plus fines. Des aimants enlèvent les fils et autres contaminants métalliques. Le tissu est enlevé par aspiration et criblage.
Le micro-broyage produit les particules les plus petites et les plus propres
Le broyage humide, ou micro-broyage, produit des particules plus propres et plus fines. «Bien qu'il produise des particules relativement grossières de 40 mesh (0,40 mm), la majorité des particules sont de 60 mesh (0,25 mm) et plus fines. En fait, un pourcentage de l'ensemble des particules mesure moins de 200 mesh (0,074 mm)», explique M. Kauffman.
Dans le broyage humide, les particules de caoutchouc granulaire sont mélangées à de l'eau pour créer une boue et passent par des micro-broyeurs. Lorsque la taille désirée est atteinte, l'eau est évaporée de la boue et les particules sont séchées et triées. L'avantage du broyage humide est la propreté et la consistance du caoutchouc finement broyé, car le procédé «lave» le caoutchouc broyé pour éliminer les dernières traces de fibres.
Ces particules ont une morphologie unique, ou structure de surface, et sont souvent vendues comme additifs pour améliorer les performances des plastiques moulés par injection et extrudés. Bien que la plupart des procédés de broyage humide produisent des particules avec une surface lisse, la technique brevetée de Edge Rubber produit des particules avec une surface rugueuse et une forme unique pour une surface maximale. Ils offrent des performances supérieures pour les applications nécessitant une forte adhérence ou une grande résistance à la traction dans des industries telles que l'automobile, les produits d'étanchéité, les revêtements spéciaux et les mélanges sur mesure.
La plupart des particules broyées humides de Edge Rubber sont emballées dans des sacs prémesurés qui sont placés directement dans le processus de moulage du client, puis se désintègrent en fondant à basse température. Le reste des particules broyées humides, ainsi que les particules plus grosses produites par les broyeurs à cylindre, sont expédiées dans des sacs de différentes tailles à des clients aux États-Unis et à l'internationale.
«Grâce en grande partie à notre équipement de déchargement de Big Bags, nous sommes l'une des usines de recyclage des déchets de caoutchouc les plus efficaces des États-Unis», conclut M. Kauffman.
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La station de vidange de Big Bags et le convoyeur à vis flexible acheminent des particules broyées grossièrement et du caoutchouc rechapé vers le broyeur à cylindre. Le Big Bag est chargé sur le cadre de déchargement par un palan électrique et un chariot suspendu à une poutre en I en porte-à-faux. Le large cadre s'adapte aux sacs à fond ouvert.
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Les particules grossièrement broyées provenant de pneus usagés déchiquetés représentent 80 % de la matière première de Edge Rubber.
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Les pneus rechapés des rechapeurs de pneus représentent 20 % de la matière première de Edge Rubber.
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Les particules de caoutchouc granulaire qui ont été broyées dans les usines de broyage sont emballées pour être expédiées aux clients ou transportées vers le processus de micro-broyage pour être réduites en poudres fines.
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Au niveau de la grande trémie, deux convoyeurs à vis flexibles transportent les particules de caoutchouc broyées depuis les broyeurs à cylindre jusqu'aux broyeurs humides pour une réduction de la taille en particules plus fine. La goulotte d'évacuation (noire) dépose les broyats du broyeur à cylindre dans la trémie.
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À l'extrémité de déchargement du convoyeur à vis flexible, à l'avant du moteur électrique, les particules broyées sont acheminées par gravité à travers un adaptateur de transition et un tuyau de descente dans le micro-broyeur.
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Les particules micro-broyées, les plus propres et les plus fines de Edge Rubber ont une forme unique pour une surface maximale, offrant des avantages en termes de performance dans les applications nécessitant une forte adhérence ou une grande résistance à la traction.
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Les particules micro-broyées sont emballées dans des sacs de lots pré-mesurés pour être placés directement dans le processus du client.
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La poudre finie est expédiée aux clients.
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