Brevet FR2063071A1 — publié le 19710702

la présente invention concerne un procédé et une machine pour contrer la contraction latérale deun lit ou charge de particules solides portées par une machine à grille mobile. la manière de conduire des réactions gaz/solides réactions à la fois physiques et chimiques ou physiGo chimiques combinées dans un lit mobile de particules solides est une technique qui est connue depuis longtemps0 Un appareillage particulièrement approprié pour obtenir ces réactions consiste en uns machine à grille mobile qui comporte un certain nombre de palettes ou cassis à grille individuels9 qui sont deplacés suivant un trajet linéaire sans fin, ou suivant un trajet circulaire9 entre des hottes de che minée conduisant les gaz et des souffleries0 De cette manière, les matières disposées sur les palettes peuvent entre exposées aux gaz qui passent transversalement à travers la couche de particules solides Dans de telles machines9 daimportantes quantités de matières peuvent être manipulées et soumises à linfluence des gaz, habituellement des gaz chauds9 qui passent à travers le lit d'unennnière continue. Dans les tentatives faites pour augmenter la capacité d2un tel appareil, la largeur des palettes a été portée, dans quelques cas, jusqu'à 3960 mètres. Quand une réaction est effectuée, comme, par exemple en retirant l'eau de boulettes brutes ou en réduisant le minerai de fer par du charbon, il se produit une contraction9 et lgexpé rience a montré que9 en l'absence de moyens de commande de cettecontraction, la contraction latérale se fait surtout au voisinage des parois-latérales qui définissent les limites marginales du lit mobile de particules. Dans quelques cas, cette contraction latérale est suffisante pour ouvrir un intervalle entre la paroi latérale et le bord de la couche qui s'est retiré, de sorte qu9une majeure partie des gaz de traitement s'échappe à travers ces intervalles au lieu de pénétrer à travers la couche.Ceci provoque une réaction gaz/solide incomplète et altère la qualité du produit tout autant que la capacité de l'appareillage. la présente invention a pour objet un procédé pour contrtler la contraction latérale d'un lit de particules solides, en déplacement continu, supporté par une grille mobile ayant des parois latérales verticales9 ces particules subissant une contraction lorsqu'elles sont au contact d'un gaz qui passe transversale ment à travers le dit lit, procédé caractérisé en ce qu'on intro duit, à lDintérieur de cette couche un plan de clivage à une certaine distance des parois latérales, de telle manière qu'une partie de la contraction de la couche se produise à lgendroit du plan de clivage. Par ce procédé, la contraction latérale d'une couche se répartit sur toute la couche au lieu de se faire surtout sur ses bords marginaux, étant donné que le fait de disposer d'un ou plusieurs plans de clivage entre les bords marginaux de la couche permet de répartir cette contraction en d'autres régions que sur les bords marginaux. De cette manière la dimension latérale des intervalles créés par cette contraction est réduite. Pour des lits de dimension latérale plus importante, où la contraction peut avoir une amplitude allant jusqu'à cin3 centimètres, au lieu d'intervalles de 2,5 centimètres sur chacun des bords marginaux de la couche à travers lesquels s'échappent de préférence les gaz de traitement v on peut prévoir des intervalles beaucoup plus petits sur toute la largeur de la couche en introduisant un nombre approprié de plans de clivage. De cette manière, les gaz de traitement sont contraints d'avoir un contact plus favorable avec la couche. La présente invention s'étend, en outre, à une machine à grilla mobile pour l'application du procédé ci-dessuso du type comprenant en combinaison une grille mobile avec des parois latérales apte à supporter une couche de particules solides qui subissent normalement une contratiaw pemiwnt ue le gaz les traverse par suite de réaction chimique et/ou physique. Des moyens sont prévus pour faire passer les gaz ou une combinaison de gaz à travers la couche.Afin d obtenir au moins un plan de clivage à l'intérieur de la couche, des moyens de divisionssont prévus, conformément à l'invention, pour agir en même temps entre les parois de la grille mobile et à l'intérieur de la couche de façon à avoir au moins un plan de clivage à l'intérieur de la couche, à une certaine distance des parois de telle manière qu'une partie au moins de la contraction de la couche se produise à l'endroit du plan de clivage. Un modèle de réalisation de l'invention comporte une ou plusieurs lames ou plaques disposées entre un certain emplacement au-dessus de la couche et le corps de la couche. Quand la couche passez en se déplaçant longitudinalement, devant de telles lames, des fentes sont pratiquées dans la masse de la couche. Celles-ci donnent alors lieu à des plans dVaffaibliasement à l'intérieur de la couche, plans dans lesquels peut être localisée la contraction0 En introduisant un ou plusieurs de ces plans de cliva- ge entre les bords marginaux de la couche, la contraction totale est répartie sur un plus grand nombre de plans de clivage que ce n'est le cas autrement avec les parois latérales de l'appareil transporteur, ce qui a pour effet d'obtenir des iterv-alles beaucoup plus petits et d'augmenter le contact des gaz avecla couche, Dans un mode de réalisation de l'invention, les plans de clivage ne sont pas étendus sur toute la profondeur de la couche ce qui permet de contrôler la contraction tout en augmentant les conditions de contact gaz-solideO La description se rapporte à un exemple de réalisation de lsinventions représenté aux dessins dans lesquels - la figurez est une vua partielle en section transversale d 'une machine à grille mobile qui montre une couche supportée par une grille mobile- et un appareil à faire des fentes dans le lit, entre les parois latérales de la grille mobile et le lit de façon à obtenir un plan d'affaiblissement ou plan de clivage à l'intérieur de la couche, - la figure 2 est une vue partielle en section transversale de l'appareil représenté dans la figure 1, par la ligne 2-2 de la figure lo La figure 1 représente une partie intermédiaire d'une machine à grille classique à déplacement linéaire 10, caractérisée par un certainre nombre de palettes individuelles 12 avec des roues 14 aptes à supporter les palettes 12 sur des rails 16 disposés lon gitudinalement Des pignons (non représentés), à chaque extrémité des rails 16, inversent d'une manière connue-le sens de déplacement des palettes vers et à partir, respectivement, de deux rails de retour sous le dispositif0 les palettes 12 comportent des barreaux de grille disposés latéralement 18, avec entre ceux-ci des ouvertures 20 suffisamment petites pour retenir les particules sur la grille, mais suffisamment grandes pour permettre le passage de matières gazeuses à travers les grilles, La machine comprend également, (figure 1) une hotte 27 comportant une entrée de gaz 29 pour distribuer des gaz de traitement, comme des gaz chauds, à la couche, En dessous des palettes se trouve une soufflerie 31 avec une sortie de gaz 33 qui peut être reliée à un ventilateur aspirant 35 Le débit de gaz et les moyens de commande sont bien connus et fournissent des moyens pour faire passer les gaz transversalement à travers la couche de façon à effectuer une modification physique et/ou chimique de la couche. De tels dispositifs de hottes et de souffleries sont bien connus, et, dans quelques installations, où, par exemple, l'air est aspiré à travers la coche, il peut ne pas y avoir de hotte du tout. Comme représenté dans la figure 1 , une couche de particules solides 22 est envoyée en permanence depuis un convoyeur approprié 24 sur la grille mobile constituée par des palettes contigues 120 La profondeur de la couche 22 est réglée de manière appropriée par une plaque de percussion disposée horizontalement 26, ajustable verticalement0 Cette plaque est maintenue dans une position déterminée par des boulons 28 coopérant entre la plaque 26 et des moyens de réglage appropriés-cDmmP- une console 30S qui comporte une fente Allongée 32 disposée verticalement. la console 30 est soutenue de manière appropriée par un fléau disposé latéralement 24, lequel est convenablement fixé sur le bâti 36 de la machine à grille mobile0 Dans la réalisation représentée dans les figures 1 & 2, le moyen de montage pour permettre la fixation sur le bati 36 consiste en un élément 38 disposé verticalement, Le fléau-disposé latéralement 34 sert également de support à une ou plusieurs lames de découpe 40o Comme représenté dans la figure 1, un second fléau disposé latéralement 42 peut servir également à soutenir la ou les lames de découpe 40.Dans ce but, il existe un certain nombre de fentes espacées uniformément 44, formées par n'importe quels moyens appropriés, tels que des plaques disposées verticalement 46 et 48, fixées sur une plaque transversale 50 Cette disposition assure un réceptacle en forme de U pour les parties en saillie 52 & 54, disposées vers l'avant et vers l'arrière, respectivement, de la lame 40 (figure 1). Dans le modèle représenté dans la figure 1, les parties en saillie 52 & BR d'une cornière 56 fixée sur le bord marginal supérieurL S la lame 40. Comme représenté dans la figure 2, un nombre important de fentes 44 peuvent être obtenues de la manière indiquée, Le nombre de lames 40 peut être choisi conformément aux caractéristiques de la matière à traiter sur la machine à grille mobile. Ainsi, dans le cas où la matière en traitement doit subir une contraction importante au cours du traitement, on utilisera un grand nombre de lames 40 pour répartir une contraction de valeur plus importante sur un grand nombre de plans de clivage ce qui permet de ramener la contraction sur n'importe quel plan de clivage.Si au con traire la matière subit une contraction de valeur relativement plus faible on pourra utiliser un plus petit nombre de lames 40. De même (figure 2)D la disposition relative ou l'es- pacement des bords marginaux inférieurs des lames 40 par rapport aux barreaux de grille 18 est réglable. Un tel rdglage est obtenu au moyen de fentes 58 dans l'élément vertical 38 fonctionnant en asso- ciation avec les boulons 60 de manière connue La lame 40 représentée dans la figure 1 a une épais seur comprise entre 5 et 12 mm et est profilée de telle façon qu'une partie en saillie 629 disposée en amont (la couche est deplacée de la.gauche vers la droite), agisse comme guide pour faci liter la formation de la fente dans la couche.De préférence la partie en saillie est adjacente au bord marginsl intérieur 64 de la lame 40. Ainsi qu'on l'a clairement indiqué dans la figure 2DleX lassa 40 sont planes et sont réalisées de manière appropriée dans de la tôle d'acier. Dans certains cas où, par exemple, la matière à traiter est abrasive, un guide en acier trempé peut être fourni. Le dispositif représenté dans les figures 1 et 2 est simplex facile à entretenir et souple d'emploi en ce qui concerne le choix et du nombre et de la position de lames 40. Au lieu de supporter les lames 40 dans une fente stationnaire en rapport avec la couche mobile, les lames peuvent être fixées sur les barreaux de grille et se déplacer avec la couche pendant toute la durée de l'opération. Une telle modification permettra également des plans d'affaiblissement ou de clivage qui aideront à répartir cette contraction d'une manière qui est équivalente au point de vue r6sul- tat à celui obtenu avec l'appareil représenté dans les dessins. le mode de fonctionnement de l'appareil représenté dans les fige 1 et 2 est évident par lui-mamee Un exemple de particules de matière qui peuvent être manipulées par appareil de cette invention consiste en des boulettes formées à partir de particules en granules de minerai de fer et comportant, par exemple, d'autres matières comme du carbone et/ou de la pierre calcaire sous forme de particule.De telles compositions de minerai de fer sont réduites en boulettes de manière appropriée grâce à l'humidité ou l'eau par des moyens connus utilisant des appareils connus Les boulettes ainsi formées contenant de lthumiditéo qui agit surtout en tant que liant, sont décrites comme des boulettes 'iviergesi8O Ces boulettes peuvent être chargées sur une machine à grille mobiles telle que celle de la figure 1, depuis un convoyeur- approprié de façon à former une couche de profondeur déterminée 22. Comme indiqué, la profondeur peut être réglée grâce à une plaque de percussion 26. Lorsque la couche de boulettes est déplacée par la grille mobile, constituée de boulettes disposées de manière contigue 12 se déplaçant le long de rails-comme le rail 16, elle vient au contac d'un certain nombre de plaques disposées verticalement 40 qui se trouvent à l'intérieur de la couche à une distance comprise entre 1/3 et 3/4 de la profondeur du lit0 le contact de la couche 22 avec les plaques 409 lorsque la couche se déplace, provoque la formation dans la couche de fentes. ou plans d'affaiblissement, disposés longi tudinalement, qui servent à répartir la contraction globale que subira le lit lorsquQil est soumis au traitement par les gaz chauds. Au-contact des gaz chauds en avals la première modification physique qui se-produit dans les boulettes réside dans le fait que I0humidité en est chassée, Ceci provoquera une certaine contraction dans la dimension des boulettes9 et il y en aura quelques unes de brisées par suite dgun chauffage trop rapide. Cependant, toute contraction9 se produisant dans le lit, qui tend à attirer le lit vers 19intérieur des cotés sera répartie sur les plans de clivage introduits par les-lames 40, ce qui permet de réduire la valeur de la contraction adjacente aux parois latérales des palettes 12 (paroi latérale 13), de sorte que des quantités trop importantes de gaz ne peuvent s'échapper par l'intervalle créé par une telle contraction.Plus en aval encore de leétape de séchage,-ïla couche peut être traitée avec des gaz non oxydants à très haute température qui provoqueront une réaction entre n'importe quel carbone dans les boulettes et, par exemple, de l'oxyde de fer pour réduire celui-ci en dernier lieu si les conditions sont appropriées à du fer métallique. Le fait de subir une telle réaction chimique donne également lieu à une contraction ultérieure dans la couche9 et la commande ou la répartition d'une-tele contaction est à nouveau souhaitable, particulièrement si la couche est excessivement grandes Cette contraction est souvent provoquée par des boulettes dans la composition desquelles entrent des résidus visqueux ou couverts de goudron, ou des résidux goudronneux de charbon bitumeux , et cette invention s'applique particulièrement aux boulettes ainsi composées, Un exemple typique de composition est le suivant Minerai de fer (concentré de taconite) 60 en poids Charbon (avec tendance à la cokéfaction) 30% en poids Pierre calcaire 10% en poids Ces pourcentages sont donnés à l'état sec. Les boulettes sont formées d'après cette composition à l'aide dDhumidité à la valeur requise, c'est à dire 13% sceau en poids. Bien entendu leinvention-ngest pas limitée à exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté et à partir duquel on pourra prévoir drautres formes et d'autres modes de réalisant sans pour cela sortir du cadre de 1 invention0 R E V E N-D I C A T I 0 N S 10/ Procédé pour contrôler la contraction latérale d'un lit de particules solides, en déplacement continu supporté par une grille mobile ayant des parois latérales verti cales ces particules subissant une contraction lorsqu'elles sont au contact daun gaz qui passe transversalement à travers le dit lit, procédé caractérisé en ce quDon introduit, à l'intérieur de cette couche un plan de clivage à une certaine distance des parois latérales, de telle manière qu'une partie de la contraction de la couche se produise à lgendroit-du-plan de clivage 2Q/ Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit, en des intervalles espacés latéralement dans ce lit, un certain nombre de plans de clivage de telle manière que la contraction latérale globale du lit soit répartie sur le lit à l'endroit de ces plans de clivage au lieu de se faire surtout sur les plans des parois latérales. 30/ Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on réalise les plans de clivage en découpant le lit longitudinalement lorsque celui-ei passe devant un point déterminé 40/ Procédé suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce que les particules solides consistent en des résidus goudronneux visqueux. 5 / Procédé suivant la revendication 1, caraco térisé en ce que les particules solides sont du charbon bitumeux. 60/ Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les particules solides sont un mélange de minerai de fer et de charbon cokéfiant 70/ Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les particules solides sont un mélange de minerai de fer, de charbon cokéfiant et de pierre calcaire e 80/ Machine à grille mobile pour l'application du procéda de l'une quelconque des revendications 1 à 7, du type comportant des parois latérales et apte à supporter une couche de particules solides qui subissent normalement une contraction lorsque du gaz traverse la couche, machine caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de division de la couche entre les parois latérales de la grille mobile et à l'intérieur de la masse de cette cou che, de façon à obtenir, à l'intérieur de cette couche, un plan de clivage qui soit à une certaine distance de ces parois latérales pour qu'une partie de la contraction se produise à lQendroit de ce plan de clivage. 90/ Machine à grille mobile suivant la revendi cation 82 caractérisée en ce que les moyens de division de la couche comprennent des dispositifs pour découper au moins une fente longitudinalement à la dite couche et des moyens pour supporter ces dispositifs pour découper une fente0 100/ Machine à grille mobile suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les dits dispositifs pour découper une fente comportent un- certain nombre de lames qui viennent au contact de la couche, 11 / Machine à grille mobile suivant la revendica- tion 10, caractérisée en ce que les lames sont latéralement vespa cées sur toute la largeur de la dite couche 120/Machine-à grille mobile suivant la revendication 9 caractérisée en ce que le dispositif pour découper une ten te sont fixes par rapport à la couche, 130/ Machine à grille mobile suivant la revendi cation 9, caractérisée en ce que les moyens pour supporter les ds- positifs de découpage comprennent des organes pour régler la pro fondeur de la fente découpée dans la couche, 140/ Machine à grille mobile suivant la revendi cation 10, caractérisée en ce que les moyens de support comprennent deux barreaux parallèles disposés horizontalement, espacés longs tudinalement, disposés au dessus de la grille mobile, chaque bar- reau comportant un certain nombre de consoles de support de lames en opposition, pour maintenir ces lames à des emplacements choisis de façon à découper des fentes dans la couche. 150/ Machine à grille mobile suivant la revendi cation 10, dans laquelle les lames sont planes et profilées de maniè re à avoir une partie en saillie disposée depuis le bord d'attaque de celles--ci. 160/ Machine à grille mobile suivant la revendi cation 159 caractérisée en ce que la partie en saillie est disposée vers le bord inférieur de la dite lame.