Brevet FR2137580A1 — publié le 19721229

i 2137580 La présente invention concerne le traitement du carbonate de calcium. , Le carbonate de calcium naturel est disponible sous forme de blocs bruts, par exemple sous forme de blocs concassés 5 de craie ou de calcite contenant certaines impuretés peu désirables et devant être traités par le client. Le carbonate de calcium naturel brut peut également être traité par voie humide c'est-à-dire sous forme d'une suspension aqueuse et fournir une matière ayant un degré de pureté et/ou de 10 granulométrie désirés puis être séché de façon superficielle et mis dans des sacs ou des récipients similaires. Cependant il est bien connu que si de tels récipients conviennent très bien pour des quantités relativement peu importantes de produit^ dans le cas de quantités importantes,leur manipulation et transport scnb très 15 coûteux. On a fait des essaia pour transporter en vrac du carbonate de calcium naturel ayant subi un traitement par voie hxomide et séché superficiellement. Ces essais n'ont pas été pleinement concluants par suite de l'aptitude des blocs de carbonate de cal-20 cium naturel de retenir l'eau puis de libérer cette eau quand les blocs sont soumis à une agitation. Nous avons trouvé qu'un lot de carbonate de calcium naturel ayant subi tua traitement par voie humide contenait après séchage superficiel environ en poids d'eau et que cette matière semble sèche à l'oeil et au tou-25 cher, car l'eau qu'elle retient se trouve à l'intérieur des blocs, la surface de ces derniers restant relativement sèche. Cependant quand la matière est soumise à une agitation comme cela se produit lors d'un transport par rail ou par route ou sous l'effet d'une pression, par exemple celle qu'exerce le poids 30 des couches supérieures sur les couches inférieures, l'eau commence à exsuder rendant la matière très poisseuse,ce qui a pour conséquence une agglomération considérable de la matière en cours du transport. Si on essaie de réduire de manière directe la teneur 35 en humidité d'un carbonate de calcium traité par voie humide et obtenir ainsi un produit pouvant être manipulé en vrac, une quantité considérable de poussière fine est produite ce qui rend la manipulation du produit très gênante. La présente invention a pour objet un procédé de trai-40 tement du carbonate de calcium naturel préalablement traité par 72 16225 2 2137580 voie humide pour obtenir une matière pouvant être manipulée en vrac, ce procédé comprenant les opérations suivantes s (a) déshydrater partiellement le carbonate de calcium traité par voie humide pour obtenir une matière superficiellement sèche; Çb) soumettre le carbonate de calcium partiellement déshydraté à un travail mécanique et expulser ainsi l'eau de l'intérieur à la surface des blocs pour obtenir une matière humide? et (c) mélanger le carbonate de calcium humide avec une quantité suffisante de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre pour absorber l'eau non liée, libérée de l'intérieur et se trouvant à la surface des blocs de carbonate de calcium humide. Les opérations Cb) et Ce) peuvent être mises en oeuvre simultanément, mais de façon avantageuse l'opération Çc) commencera après le début de l'opération (b). La matière de départ constituée par le carbonate de calcium traité par voie humide résulte généralement d'un procédé de raffinage au cours duquel du carbonate de calcium brut est broyé dans un milieu aqueux afin de réduire la taille des particules principales et d'éliminer les impuretés peu désirables. On ajoute fréquemment un agent dispersant au milieu aqueux pour défloculer les particules minérales. On peut ensuite soumettre le carbonate de calcium en suspension à une opération de séparation granulométrique par exemple par gravité ou par sédimentation sous l'effet de la force centrifuge. On met en oeuvre la déshydratation partielle du carbonate de calcium préalablement traité par voie humide, de préférence au moyen d'un filtre tubulaire sous pression, du type décrit dans le brevet britannique n° 1.240.465. On peut, en utilisant de tels filtres~presses, obtenir un gâteau de filtre ayant une teneur en humidité d'environ 1? à 25# en poids. On peut cependant utiliser d'autres procédés classiques pour déshydrater le carbonate de calcium traité par voie humide. Le traitement mécanique du carbonate de: calcium partiellement déshydraté peut être effectué dans un mélangeur classique utilisé pour des solides. On peut citer à titre d'exemple le mélangeur à cuve, le mélangeur à contre-courant -avec agitateur hélicoïdal, le mélangeur à palettes, le mélangeur à table 72 16225 3 2137580 ou le pétrin. Le type de mélangeur préféré est le mélangeur à palettes. De façon avantageuse le travail mécanique est mis en oeuvre dans des conditions qui ont pour résultat de conduire à une dissipation d'énergie de 1 à environ 50 chevaux vapeur heure 5 d'énergie par tonne de carbonate de calcium sec (2,5 x 10^ à 130 x IC? joules/kg). ! Le carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre qu'on mélange ensuite avec le carbonate de calcium humide ne doit contenir plus d'environ 5# en poids et de préférence pas 10 plus de 2# en poids d'eau. Si le carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre contient plus d'environ 5# en poids d'eau, il. devient difficile à le manipuler et à le mesurer. L'addition du carbonate de calcium sec ou sensiblement sec au carbonate de calcium humide se trouvant dans le mélangeur s'effectue de préfé-15 rence par petites quantités à la fois. La quantité de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre, ajouté au carbonate de calcium humide est telle que la teneur finale en humidité du mélange soit comprise entre 10 et 16# en poids et de préférence entre 13 et 16# en poids. La limite supérieure est critique dans 20 la mesure où les particules de carbonate de calcium ayant une teneur d'eau supérieure à 16% en poids ont tendance à s'agglomérer. On détermine la limite inférieure par la quantité de poussière qu'on peut tolérer dans le produit final. Suivant la teneur initiale en eau du carbonate de calcium' humide^ on constate qu'il faut .25 ajouter par 100 kg de carbonate de calcium humide de 5 à 100 kg de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre. Suivant un mode de réalisation de l'invention on ajoute le carbonate de calcium partiellement déshydraté dans un premier mélangeur ou à la partie supérieure d'un mélangeur unique et on 30 laisse séjourner cette matière avant toute addition de matière sèche ou sensiblement sèche pendant une durée suffisante pour que l'eau de la matière partiellement séchée remonte de l'intérieur à la surface des blocs. On effectue alors la première des trois additions de matière sèche ou sensiblement sécha et on laisse en contact pen-35 dant une durée suffisante pour que l'eau se trouvait à la surface de la matière partiellement séchée soit absorbée par la matière sèche ou sensiblement sèche et que cette dernière soit liée à la matière partiellement séchée et pour que davantage d'eau remonte à la surface des blocs. On effectue alors la seconde addition de matière 40 sèche ou sensiblement sèche dans un deuxième mélangeur ou dans la 72 16225 » 2137580 partie centrale d'un mélangeur unique et on laisse en contact pendant la même durée que ci-dessus avant d'effectuer une troisième et dernière addition de matière sèche'ou sensiblement sèche dans m troisième mélangeur ou dans la partie inférieure d'un mélangeur 5 unique. De cette façon sensiblement toute la poussière est absorbée par la matière partiellement déshydratée et le produit a tendance à être constitué par des blocs ayant une dimension et une teneur en humidité sensiblement uniformes. 10 Selon un autre mode de réalisation de la présente in vention une partie de la quantité optimale de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre est ajoutée à la matière humide dans un premier mélangeur, on fait ensuite passer le mélange ré- JTJÏQg sultant à travers un dispositif destiné à concasser les/Blocs du 15 mélange et enfin le mélange passe dans un deuxième mélangeur où on ajoute le restant de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre. On peut utiliser comme appareil pour concasser les gros blocs tm broyeur à tiges* c'est-à-dire un appareil comprenant une auge dans la partie inférieure de laquelle se trouve une gril-20 le formée de barres parallèle* et un ou plusieurs arbres tournants sur lesquels se trouvent placées radialement des tiges ou des chevilles placées de façon appropriée selon une disposition hélicoïdale, les extrémités des tiges dépassant entre les barres de la grille de façon à forcer la matière placée dans l'auge à travers 25 la grille. Un espacement de 1*25 cm environ entre les barres de la grille est approprié. Le produit provenant du dernier mélangeur d'une série de mélangeurs ou de la partie inférieure d'un mélangeur unique et qui se trouve sous une forme telle qu'elle peut être manipulée 30 en vrac* peut si on le désire être soumis à une granulation* par exemple dans un granulateur du type à cuve ou à tambour, en vue d'obtenir un produit ayasit une granulométrie plus uniforme. Un carbonate de calcium par voie humide qui a été traité selon le procédé de la présente invention en vue de réduire 35 sa tendance à s'agglomérer est avantageusement passé par des moyens à diviser appropriés qui séparent une certaine proportion de carbonate de calcium qui est séché dans un séchoir approprié par exemple dans un broyeur à chocs chauffé* en vue d'obtenir un carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre devant 40 être utilisé pour le traitement d'une nouvelle quantité de car 72 16225 5 2137580 bonate de calcium traité par voie humide, le restant qui constitue la majeure partie du produit traité étant stocké en vrac dans des moyens appropriés en attendant leur transport. Pour mieux comprendre l'invention et la mise en oeuvre 5 du procédé on se référera au dessin annexé qui indique sous forme de diagramme l'appareillage nécessaire pour mettre en oeuvre l'invention. En se référant au dessin annexé, un carbonate de calcium naturel traité par voie humide est partiellement déshydraté 10 dans une batterie de filtres tubulaires sous pression 1 construits comme décrit dans le brevet britannique n° 1.240.465. Les gâteaux de filtre provenant des filtres tubulaires sous pression sont chargés sur une bande sans fin 2 qui les transporte à une extrémité d'un premier mélangeur à palettes 3. Du carbonate de calcium sec 15 ou sensiblement sec en poudre arrive par une courroie transporteuse sans fin 4 et est dévié dans le mélangeur à palettes 3 au moyen de trois planches déflecteurs 5, 6 et 7. Les planches 5, 6 et 7 occupent une largeur de plus en plus grande de la courroie transporteuse, de façon que la planche 5 dévie la matière du côté 20 de la courroie qui se trouve près du mélangeur à palettes, la planche 6 dévie la matière du centre de la courroie et la planche 7 dévie la matière du côté de la courroie qui se trouve éloigné du mélangeur à palettes. Le carbonate de calcium déchargé à l'autre extrémité du mélangeur à palettes, sous forme de blocs 25 ayant une teneur en humidité de 17 à 18# en poids, passe à travers un broyeur à tiges 8 dans un second mélangeur à palettes 9» Un© deuxième portion de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre stockée dans me trémie 15 est ajoutée au mélangeur à palettes 9 au moyen d'un transporteur à vis 10 qui débouche 30 dans une goulott-e de distribution 11. Le produit mélangé est déchargé du mélangeur à palettes 9 à une teneur en humidité de 15# en poids et est divisé au point 12 en deux portions inégales, la portion plus grande étant transportée comme produit final demis un moyen de stockage en vrac 13, tandis que la portion plus petite 35 passe dans la goulotte d'alimentation 14 d'un broyeur pulvérisateur chauffé qui alimente en carbonate.de calcium sec ou sensiblement sec en poudre la courroie transporteuse 5 et le transporteur à vis 10. L'invention est en outre illustrée par les exemples 40 non limitatifs ci-après, le procédé décrit dans ces exemples uti- 72 16225 Ô 2137580 lisant l'appareillage ci-dessus décrit. EXEMPLE 1 On traite par voie humide de la craie naturelle brute en la broyant pendant 20 minutes dans l'eau, dans un broyeur 5 à galets en silice, pour obtenir une suspension de particules de craie naturelle, contenant 40# enpids de craie et pour éliminer les particules de silice et autres impuretés. La granulométrie de la craie en suspension était la suivante ; 38# en poids de particules plus petites qu'une particule sphérique équivalente ayant 10 un diamètre de 2^um (microns), 6# en poids de particules plus grandes qu'une particule équivalente ayant un diamètre sphérique de 10 ^um et 0,02# en poids de particulesi supérieures à 53 yum. On a déshydraté la suspension de craie dans une batterie constituée par 6 filtres tubulaires sous pression et le gâteau de filtre 15 ainsi obtenu avait une humidité de 18,1# en poids. On a introduit le gâteau de filtre dans un premier mélangeur à palettes et on a ajouté dans ce mélangeur, en aval de l'addition du gâteau de filtre, 17,5 kg de carbonate de calcium en poudre ayant une teneur en humidité de 1,0# en poids, par 100 kg de gâteau de fi~l-20 tre. Le carbonate de calcium en poudre a été ajouté dans le~mé-. langeur à palettes en trois portions sensiblement égales. La quantité d'énergie dissipée dans le premier mélangeur à palettes était de 12,5 chevaux vapeur heure d'énergie par tonne de carbonate de calcium sec (33 x 10^ joules/kg). Le mélange déchargé 25 du premier mélangeur à palettes âyant une teneur en humidité de l'ordre de 15-16# en pdds a été passé dans m broyeur à tiges constitué d'une auge et de deux arbres parallèles tournants, chaque arbre portant radialement des tiges disposées hélicoîda-lement qui forcent la matière à travers une grille se trouvant 30 en bas de l'auge, la grills étant constituée de barres parallèles espacées de 1,27 Les gros blocs de matière ont été ainsi concassés avant d'être soumis à un travail mécanique dans un deuxième mélangeur à palettes auquel on a ajouté 11,7 kg r de carbonate de calcium sec en poudre, par 100 kg de gâteau de 35 filtre d'origine. La quantité d'énergie dissipée dans le deuxième mélangeur à palettes a été de 12,5 chevaux vapeur heure par . tonne de carbonate de calcium sec. La matière déchargée du deuxième mélangeur à palettes avait une teneur en humidité de 14,2# en poids. Elle pouvait être manipulée en vrac et transpor-40 tée par rail ou route sansqu'il.y ait une agglomération appré 72 16225 7 7137580 10 15 20 25 50 35 ciable des blocs. Cette matière était constituée de blocs ou de granules ayant la granulométrie suivante s # en poids Supérieur à 15,85 mm 6,7 9,42 - 15,85 mm 23,0 3,34 - 9,42 mm 54,0 1,67 - 3,34 mm 10,4 Inférieur à 1,67 mm 6,0 40 EXEMPLE 2 On a répété le procédé décrit dans l'exemple 1 sauf que le carbonate de calcium en poudre a été introduit dans le premier mélangeur à palettes en un seul lot et au même point que le gâteau de filtre. La matière déchargée du premier mélangeur à palettes était plus poussiéreuse et la granulométrie des blocs était plus irrégulière que celle du produit de l'exemple 1. EXEMPLE 3 On a répété le procédé décrit dans l'exemple 1, sauf qu'on a introduit dans le premier mélangeur à palettes 33,0 kg de carbonate de calcium en poudre ayant une teneur en humidité de 8,0# en poids par 100 kg de gâteau de filtre et on a introduit dans le deuxième mélangeur à palettes encore 17*3 kg de carbonate de calcium en poudre par 100 kg de gâteau de filtre d'origine. Les quantités de carbonate de calcium en poudre ajoutées étaient telles qu'elles communiquaient au produit déchargé du premier et du second mélangeur à palettes,la même teneur en humidité que dans l'exemple 1. Le carbonate de calcium en poudre ayant une teneur en humidité de 8,0# en poids était difficile à manipuler et à mesurer de façon précise dans les mélangeurs à palettes, et le produit final était beaucoup moins homogène que celui de l'exemple 1. EXEMPLE 4 On a répété le procédé décrit dans l'exemple 1, sauf qu'on a introduit dans le premier mélangeur à palettes, en trois lots sensiblement égaux, 4,1 kg de carbonate de calcium en poudre ayant une teneur en humidité de 1,0# en poids, par 100 kg de gâteau de filtre. La teneur en humidité du mélange déchargé du 72 16225 8 2137580 premier mélangeur à palettes était comprise entre 17 et 18# en poids. On a ajouté au mélange se trouvant dans le deuxième mélangeur à palettes, encore 2,8 kg de carbonate de calcium en poudre, par 100 kg de gâteau de filtre d'origine. La matière déchargée du deuxième mélangeur à palettes avait une teneur en humidité de 17*0# en poids, et on pouvait la manipuler en vrac. Toutefois, transportée par camion,on constatait qu'elle s'agglomérait de façon considérable. 72 16225 2137580 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement du carbonate de calcium naturel préalablement traité par voie humide pour obtenir une matière pouvant être manipulée en vrac, comprenant les trois opéra- 5 tions ci-après s (a) déshydrater partiellement le carbonate de calcium naturel traité par voie humide pour obtenir une matière par-ticulaire superficiellement sèche; Çb) soumettre le carbonate de calcium partiellement 10 déshydraté à un travail mécanique et expulser ainsi l'eau de l'intérieur à la surface des particules.pour obtenir une matière humide? et (c) mélanger le carbonate de calcium humide avec une quantité suffisante de carbonate de calcium sec ou sensiblement 15 sec en poudre pour absorber l'eau non liée libérée de l'intérieur et se trouvant à la surface des particules de carbonate de calcium humide. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on déshydrate le carbonate de calcium naturel 20 traité par voie humide à un degré tel qu'il contienne de 17 à 25# en poids d'eau. 3. Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le carbonate de calcium partiellement déshydraté est soumis à un travail mécanique dans des conditions "X 25 telles qu'on dissipe une quantité d'énergie de 2*5 x 10 à 130 x 10 joules par kg de carbonate de calcium sec. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1* 2 ou 3* caractérisé par le fait que le carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre ne contient pas plus de 30 2# en poids d'eau. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4* caractérisé par le fait que la quantité de carbonate de calcium sec ou sensiblement sec en poudre que l'on mélange avec le carbonate de calcium humide est te lie que la teneur finale 35 en humidité du mélange soit comprise entre 10 et 16# en poids. 6. Procédé suivant la revendication 5* caractérisé par le fait que la teneur finale en humidité du mélange est comprise entre 13 et 16# en poids. 7. Procédé selon l'une quelconque des"revendications 40 1 à 6, caractérisé par le fait qu'on commence l'opération c) après 72 16225 2137580 le début de l'opération b). 8. Proaédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7j caractérisé par le fait que le carbonate de calcium traité par voie humide ne contient pas plus de 0,05# en poids de particules supérieures à 53 Jim.