La protection contre l'usure fait tourner l'économie circulaire

Les technologies avancées de protection contre l'usure sont un élément clé pour réduire les temps d'arrêt des équipements, les coûts de maintenance et d'exploitation dans l'industrie des déchets et du recyclage. Mickael Guellil, Castolin Eutectic Services Manager Europe South West, explore la diversité des solutions désormais disponibles.  

Ce secteur manipule un très large éventail de matériaux abrasifs et érosifs qui entrent en contact avec des surfaces métalliques potentiellement vulnérables pendant la collecte, le transport, le broyage et le traitement ultérieur des déchets. Ils vont du béton, du métal des véhicules et des pneus, en passant par le bois, le plastique et le verre, jusqu'aux ordures ménagères mélangées et aux eaux usées. Le traitement des déchets non recyclables peut se terminer par l'incinération, au cours de laquelle les surfaces des équipements sont soumises à la corrosion ainsi qu'à d'autres formes d'usure.  

L'effet néfaste le plus évident de l'usure dans ces systèmes est la réduction de la durée de vie des composants, ce qui entraîne des frais de remplacement, de réparation et de main-d'œuvre. La défaillance de composants en cours de fonctionnement, entraînant des temps d'arrêt non planifiés, est particulièrement coûteuse et gênante. Il faut savoir qu'une pièce usée est moins performante et que la consommation d'énergie est donc plus élevée. Cela augmente non seulement les coûts d'exploitation mais aussi les émissions de carbone.  

Le revêtement d'usure - ou revêtement dur comme on l'appelle parfois - répond à ces problèmes. En plus de prolonger la durée de vie des pièces et des équipements, il maintient leur forme, leurs dimensions et autres qualités d'origine pour des performances et une efficacité énergétique optimales. Les traitements de surfaçage par usure peuvent être appliqués lors de la fabrication ou de l'assemblage d'origine de l'équipement. Ils peuvent également être ajoutés dans le cadre d'un processus de réparation et de restauration, donnant aux pièces une seconde vie et une meilleure protection pour l'avenir.  

Pneus  

Les pneus de véhicules en fin de vie sont souvent déchiquetés avant d'être transformés en combustible pour incinérateur ou en miettes de caoutchouc pour les revêtements de routes, d'aires de sport et de jeux. Les lames de rotor, les dents et les couteaux des broyeurs de pneus sont soumis à une usure métal sur métal par les courroies en acier des pneus, ainsi qu'à une abrasion extrême des fibres structurelles et du caoutchouc lui-même. Les chocs d'impact peuvent également causer des dommages et de l'usure.  

Castolin Eutectic utilise des alliages avancés dans sa gamme de fils de soudure pour durcir ces surfaces de coupe et maintenir leurs arêtes vives.

Véhicules  

Si le recyclage des véhicules est un sous-secteur industriel distinct, des principes similaires s'appliquent au traitement d'autres gros articles tels que les appareils de cuisine. Au départ, le transport et la manutention posent des problèmes. Une pratique caractéristique est l'utilisation de grappins pour déplacer les véhicules sur le site. Ceux-ci subissent une usure agressive due au contact métal contre métal et aux chocs. Le bon choix des fils de soudure peut fournir ici le renforcement et la protection nécessaires.  

Le principe général des machines à broyer, déchirer, arracher et déchiqueter les véhicules est similaire à celui d'un moulin à café. Des marteaux, des disques et d'autres éléments de coupe, fixés à un rotor tournant, écrasent le métal d'alimentation contre une barre de rupture ou une enclume en acier allié. Cela le brise en morceaux, qui continuent d'être entraînés autour du boîtier du rotor et hachés à nouveau jusqu'à ce qu'ils soient assez petits pour tomber à travers les trous de la grille en dessous.   

Sans surprise, les disques du rotor, les marteaux, les barres d'impact et les revêtements peuvent rapidement s'user. Le revêtement de ces pièces avec l'un des alliages spéciaux de Castolin Eutectic permet d'obtenir rapidement des surfaces durcies et sans fissures. D'autres options incluent l'utilisation d'électrodes de soudage pour revêtir les faces abrasées des disques et de fils de soudage pour le rechargement des marteaux. Dans chaque cas, une recommandation est faite sur le produit ou la combinaison de produits qui sera le plus efficace.  

Les systèmes de broyage comprennent des séparateurs qui divisent le matériau broyé en flux de déchets ferreux et non ferreux. La poussière des pièces broyées non métalliques est capturée par des cyclones ou d'autres mécanismes de dépoussiérage. Pour protéger les surfaces de ces derniers des particules abrasives qui se déplacent rapidement, Castolin Eutectic applique des plaques anti-usure  Castolin Diamond Plates (CDP®). Ces plaques d'usure, qui ont de nombreuses applications, peuvent être facilement découpées, façonnées et ajustées pour protéger n'importe quelle surface. Enfin, les flux de particules peuvent être transportés par des CastoTubes (tubes résistants à l'usure), dont la surface intérieure est revêtue d'un alliage spécial.   

Matériaux de construction  

Les déchets de construction et de démolition se présentent généralement sous la forme de gravats. Le béton, les briques, les autres maçonneries et l'asphalte qu'ils contiennent seront finalement concassés et utilisés soit comme fondation de route, soit pour remplacer le gravier comme agrégat dans la production de béton. Dans un premier temps, cependant, ils seront de plus grande taille et pourront être mélangés à des éléments comme le bois, le verre, les plastiques, les matériaux d'isolation et l'acier.  

La collecte et le transport exposent les surfaces des bulldozers, des camions, des bennes et des grappins à ce mélange abrasif. À l'usine de recyclage, les matériaux sont séparés et tamisés à l'aide d'une combinaison de méthodes, dont le magnétisme, la gravité et la flottation, ainsi que le ramassage manuel. Chaque flux est ensuite redirigé vers un traitement approprié.  

Ensuite, les gravats peuvent passer par deux étapes de concassage pour les réduire à la taille requise. Les machines de concassage sont similaires à celles décrites pour le recyclage des véhicules, tout comme les solutions de rechargement. Des solutions similaires sont appliquées aux broyeurs utilisés pour le déchiquetage des déchets de bois et de meubles en vue de leur recyclage ou, dans le cas de bois de moindre qualité, de leur traitement pour alimenter les incinérateurs de biomasse.  

Verre  

Le verre des bouteilles et des bocaux est de nature différente de celui des fenêtres et des écrans de télévision, par exemple. Il est facilement recyclable mais ne doit pas être mélangé à d'autres types de verre ni être contaminé par des matériaux autres que le verre si l'on veut maintenir la qualité du produit. Après la collecte, il est soumis à une série de processus mécaniques qui produisent du "calcin", la principale matière première de la fabrication du verre.   

Une étape importante est le broyage, qui réduit les granules de verre à une taille régulière et aide à séparer les corps étrangers tels que les bouchons de bouteille. Les surfaces des machines à concasser et à broyer doivent être protégées contre l'abrasion et l'érosion par ce matériau granuleux et tranchant. Le calcin est ensuite mélangé à du sable, du carbonate de sodium, du calcaire et de l'alumine avant de passer dans le four de fabrication du verre. La machine de mélange est un autre foyer d'usure par abrasion et érosion.   

Les plaques d'usure CDP protectrices de Castolin Eutectic peuvent être montées sur les surfaces internes des mélangeurs, des concasseurs et des broyeurs, ainsi que sur les trémies et les goulottes utilisées pour le déplacement des matériaux dans l'usine. Les outils de malaxage peuvent être revêtus d'alliages anti-usure.  

Eaux usées  

Les effluents domestiques sont acheminés vers les stations d'épuration des eaux usées, où les contaminants sont éliminés pour produire une eau suffisamment propre pour être rejetée dans les cours d'eau. Grâce à une série de processus mécaniques, biologiques et chimiques, son contenu solide est progressivement séparé sous forme de boue.   

Les solides en suspension peuvent avoir des effets érosifs sur les structures lorsque les boues sont déplacées. Cela se produit notamment dans les vis centrifuges qui pompent les boues. Dans ce cas, l'efficacité du pompage dépend du maintien de tolérances dimensionnelles précises dans les filets et les trous de sortie des vis. Pour reconstruire et durcir les structures des vis, celles-ci peuvent être revêtues à l'aide d'électrodes de soudage. En outre, un revêtement de poudre spéciale offre une protection supplémentaire aux zones critiques.  

Les boues d'épuration traitées peuvent être transportées vers les terres agricoles et appliquées comme engrais, le cas échéant. Elles peuvent également être séchées et stockées pour une utilisation agricole ultérieure ou envoyées à l'incinération. Au fur et à mesure que les boues se concentrent, deviennent visqueuses et se pressurisent dans les processus de déshydratation et de séchage, leur impact érosif sur les parois internes de l'équipement augmente. Le produit final sec et poussiéreux est très abrasif pendant le transport. Lorsque des vis de transport sont utilisées pour son déplacement sur site, il peut être nécessaire de reconstruire les structures de vol et de les protéger avec des solutions de revêtement en poudre.  

Incinération  

Les déchets mixtes non recyclables, les déchets de bois, les boues d'épuration séchées et d'autres matériaux indésirables peuvent avoir une utilité dans les incinérateurs municipaux. Ceux-ci éliminent proprement les déchets qui pourraient autrement être mis en décharge, tout en alimentant les systèmes de chauffage urbain locaux et/ou en produisant de l'électricité.  

Le mélange reçu par les incinérateurs contient une variété d'éléments durs et résistants qui provoquent une usure agressive pendant le transport et la manutention. L'abrasion peut être subie par les camions, les grappins, les trémies, les convoyeurs et les vis de transport. Les solutions de revêtement d'usure pour ces derniers, ainsi que pour les machines de broyage et de déchiquetage, ont déjà été abordées dans cet article.  

Dans les installations les plus traditionnelles, les déchets sont brûlés sur une grille. Des barreaux de grille mobiles glissent les uns sur les autres pour retourner les déchets, redistribuer la chaleur et éliminer les cendres. Ce mouvement, ainsi que la chaleur et la nature corrosive des déchets, provoquent une usure. Un revêtement protecteur peut prolonger leur durée de vie.   

Dans les systèmes d'incinération à lit fluidisé et à injection de carburant, le mouvement de l'alimentation en déchets dans le système provoque une usure interne. Un problème supplémentaire pour toutes les installations d'incinération est que les fumées provenant de la combustion des déchets se combinent à d'autres facteurs pour créer des conditions corrosives. Les particules de suie, la sulfatation, le chlore de l'eau bouillante, ainsi que les températures et pressions élevées, contribuent tous à la détérioration des parois intérieures des chaudières, de la tuyauterie et d'autres composants.  

En plus d'endommager les structures des équipements, la corrosion crée des dépôts qui réduisent l'efficacité du système en perturbant les flux et en réduisant la transmission thermique. Les sprays thermiques de Castolin Eutectic protègent contre la corrosion et l'érosion dans des zones telles que les parois d'eau des chaudières, les chambres de combustion, les tubes à passage libre, les autres tuyaux et les surchauffeurs.   

Un revêtement céramique de Castolin Eutectic, Tube Armor, pulvérisé par-dessus le spray thermique, ajoute une protection supplémentaire à ces surfaces et est très efficace pour empêcher l'étouffement des tubes par l'accumulation de particules. Une autre gamme de revêtements de Castolin Eutectic a une formulation combinant des éléments céramiques et polymères. Appliquée notamment dans le filtre électrostatique de l'incinérateur, les conduits de fumées et les zones de traitement humide, et plus généralement sur des structures telles que les vis de transport d'alimentation, elle assure des surfaces lisses et sans colmatage.