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RÉSUMÉ
Le traitement thermique des déchets et des effluents industriels utilise différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Un prétraitement peut préparer les déchets aux traitements. Puis les traitements en eux-mêmes reposent sur l'inflammation, l'oxydation, la pyrolyse, la solvolyse ou la gazéification. Ces traitements sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
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Gérard ANTONINI : Professeur, Directeur du laboratoire UMR 6067 CNRS : Génie des procédés industriels à l’Université technologique de Compiègne - Directeur scientifique du GIE Procedis (UTC/Ineris)
INTRODUCTION
Le traitement thermique des déchets et effluents industriels repose sur différents processus de transformation thermochimique de la matière et de l’énergie. Ces processus mettent en œuvre des transferts de masse et de chaleur, associés à la réactivité de la matière à traiter dans les différents environnements réactionnels créés soit pour l’oxydation, la pyrolyse ou la gazéification de leur fraction organique, soit pour la fusion des résidus minéraux formés. Ils sont à l’origine de divers produits de transformation, à traiter avant rejet à l’atmosphère.
Ces processus thermochimiques sont mis en œuvre dans des procédés et équipements visant à l’élimination et/ou la valorisation matière/énergie des déchets ; ceux-ci seront décrits dans l’article
.
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Processus d’inflammation/ combustibilité des déchets
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1. Propriétés des déchets et leurs modifications par prétraitement
1.1 Propriétés physiques
Il existe différentes classifications des déchets industriels selon leur état matière, leur nature chimique ou leur caractère dangereux. La classification selon l’état matière vise à identifier l’état physique du déchet, indispensable au dimensionnement des dispositifs de manutention du déchet, ainsi qu’au choix des équipements de traitement de ce déchet.
Les déchets industriels se présentent en général sous forme de mélanges hétérogènes complexes, dans divers états physiques (solide, liquide, gazeux). En général, on considère comme solide un déchet pelletable, et comme liquide, un déchet pompable (liquide, suspension, boue, pâte…). La distinction entre états est quelquefois malaisée du fait des évolutions possibles de ces caractéristiques en fonction du temps et de la température (ramollissement, fusion, vaporisation…).
Dans le cas de déchets solides, la masse volumique apparente et la granulométrie moyenne conditionnent leurs propriétés de coulabilité/tassement (silos) ainsi que leur manœuvrabilité en transport, et donc corrélativement les équipements de stockage et de manutention adaptés à ces produits.
Pour les produits liquides ou pâteux, la viscosité apparente est un facteur essentiel pour le dimensionnement des équipements de pompage (relation perte de charge/débit) et/ou de pulvérisation (par exemple au niveau d’un injecteur).
La chaleur spécifique d’un mélange peut être calculée comme la moyenne pondérée des chaleurs spécifiques de chacun des constituants, de fraction massique connue dans le mélange. Par contre, certaines propriétés, comme la conductivité thermique, la viscosité ne sont pas des propriétés additives et celles-ci doivent être estimées ou mesurées séparément.
D’une manière générale, pour des liquides chargés, l’augmentation de la fraction volumique φ v du mélange solide/liquide, entraîne un accroissement de la viscosité dynamique µ du mélange, qui peut être évaluée par la corrélation suivante :
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