Les étapes des travaux de recyclage du verre

Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplome d’études approfondies en chimie appliquée à l’industrie et à l’environnement

LES FOURS A BASSIN

Description: Constitués de matériaux réfractaires, ces fours sont formés d’un long couloir rectangulaire pouvant mesurer jusqu’à 50m de long et 10m de large divisé par un ou deux compartiments. La cuve peut contenir jusqu’à 2500 tonnes de verre sur 1,50m d’épaisseur. Ils permettent des campagnes de travail de 3 à 5 ans, en produisant jusqu’à 600 tonnes de verre formé par jour. La durée d’activité des fours à bassin a été nettement améliorée depuis les Les matériaux constituant le four évoluent dans un milieu très corrosif car le verre fondu, par sa haute température et son rayonnement, est très oxydant. On distingue deux sortes de four à bassin suivant la production : pour du verre plat (étiré ou laminé) ou pour du verre creux.

Fonctionnement: Les matières premières passent par une trémie d’enfournement à une des extrémités. Le niveau de la matière en fusion est maintenu constamment par ajout automatique des composants de base. La masse vitreuse progresse le long du couloir en passant par les différents stades de la fabrication. Le four est chauffé au niveau des zones de fusion et d’affinage. La matière est distribuée à la sortie dans des espaces de conditionnement (canaux distributeurs) qui alimentent les machines de façonnage, étirage, laminage).

Combustibles: Les combustibles sont le fuel ou le gaz naturel. Certains fours sont électriques et l’énergie est diffusée directement dans le verre en fusion qui est conducteur de chaleur à partir de 250°C. La fusion d’un kg de verre nécessitait d’abord 2,5 kg de bois, puis 1 kg de charbon de terre, puis 0,2 kg de mazout, puis 1 kWh pour les fours électriques.

COMPOSITION DU VERRE

Certains éléments comme le silicium et le bore peuvent former un verre par leur seule combinaison avec de l’oxygène (oxyde de …) et par élévation à une très haute température. Ces oxydes sont appelés oxydes formateurs car ils forment le squelette du verre. On les combine avec d’autres éléments dits « modificateurs » qui sont :
• Les fondants qui abaissent la température de fusion des oxydes formateurs (silice = 1730°C). • Les stabilisants qui modifient les propriétés physiques du verre atténuées par l’adjonction du fondant.

LES OXYDES FORMATEURS (les vitrifiants)

La silice : (dioxyde de silicium SiO2) C’est le composant principal du verre qui représente environ 70% de la masse. Elle est l’élément formateur de réseau. Si l’on augmente sa quantité, on augmente la dureté du verre. Son point de fusion est à 1730°C. Elle entre dans la fabrication sous forme de sable dont les plus purs en contiennent 99,5 % (les sables quartzeux). Le sable de Fontainebleau, du fait de sa qualité, est très recherché pour la fabrication de verres d’optique et de cristal. Plus le pourcentage de silice est élevé et plus le coefficient de dilatation est faible ; donc, plus le verre est résistant. L’anhydride borique : (le bore ou borax anhydre B2O3) Il diminue le coefficient de dilatation et améliore la résistance aux chocs thermiques ; il est aussi plus résistant à l’eau. Son point de fusion est à 2300°C. Il sert pour le travail de laboratoire (verre thermorésistant comme le Pyrex). Il possède aussi les propriétés d’un fondant. L’anhydride phosphorique : (le phosphore P2O5) Employé dans le domaine de l’optique. La principale source au Moyen Age est les cendres de bois.

LES OXYDES MODIFICATEUR

—Les fondants : (oxydes alcalins) La silice permet d’obtenir un verre, mais son point de fusion est très élevé (1730°C). En ajoutant des fondants, on abaisse cette température à 1400°C(économie d’énergie) et on facilite les possibilités de travail. Les fondants sodiques et potassiques ont été utilisés conjointement dès le moyen âge.
L’oxyde de sodium (la soude Na2O) : Il entrait autrefois dans la composition sous forme de cendres de plantes marines (ex : la salicorne).

—Les stabilisants : (oxydes alcalino-terreux) L’introduction d’un oxyde alcalin (fondant) a provoqué la rupture d’une liaison Si – 0 et l’apparition d’un oxygène « non pontant ». Ceci a pour effet de fragiliser le réseau et d’augmenter la solubilité à l’eau. L’oxyde de calcium (CaO) : se trouve sous forme de chaux (qui est le stabilisant le plus employé) ou de dolomie (lorsque le verre doit contenir de la magnésie). Il augmente la résistance chimique du verre, son éclat et diminue sa solubilité, mais en excès il provoque une dévitrification. Il était utilisé au moyen âge pour les verres sodiques.

—Les colorants: Des oxydes métalliques pendant la fusion. Ils entrent en très faible proportion du mélange (ex : oxyde de cuivre pour du vert). La coloration dans la masse est due à la présence dans le verre d’ions de métaux de transition.
La coloration directe : La couleur est donnée en ajoutant des mélanges d’oxydes métalliques qui absorbent certaines longueurs d’onde de la lumière. L’oxyde de fer par, exemple, absorbe le rouge et donne le vert. La tonalité et l’intensité d’une coloration dépendent de la nature et de la quantité des colorants ainsi que de la composition du verre lui-même (sodique ou potassique).

Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie génie chimique

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MOTS-CLES : calcin, recyclage, fondant, stabilisant, sodo-calcique, emballage en verre

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LE VERRE
CHAPITRE II : CARACTERISATION DES MATIERES PREMIERES
CHAPITRE III : LE RECYCLAGE DU VERRE
DEUXIEME PARTIE : ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE IV : MATIERES PREMIERES
CHAPITRE V : LES ETAPES DES TRAVAUX DE RECYCLAGE DU VERRE
TROISIEME PARTIE : ETUDES SOCIO-ECONOMIQUE DU PROJET
CHAPITRE VI : CONTEXTES DU PROJET
CHAPITRE VII : ETUDE FINANCIERE DE L’USINE
CHAPITRE VIII : ETUDE TECHNIQUE DE REALISATION
CHAPITRE IX : ETUDE ENVIRONNEMENTALE
CONCLUSION GENERALE