Brevet FR2137517A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour 1'élimination des boues ou autres résidus solides formés dans des solutions servant au prétraitement de métaux. On sait qu'avant d'appliquer sur du métal un revêtement de 5 peinture ou autre, on conmence par soumettre le métal à un ou plusieurs prétraitements pour préparer sa surface à recevoir le revêtement. Un exemple d'un tel prétraitement est celui appliqué aux caisses d'automobiles qu'on soumet avant peinture, en général au cours d'un processus continu, à un contact, par projection ou im-10 mersion, avec des solutions destinées à décaper le métal ou à traiter sa surface, pendant que les caisses traversent successivement des cabines de projection convenables pour le genre de décapage ou de traitement à appliquer à chaque stade. L'un de ces stades comporte un traitement au phosphate de zinc ou de fer, provoquant la 15 formation de boues qui sont renvoyées dans une cuve dans laquelle les sels insolubles formés pendant phosphatation se déposent, formant des boues qu'il faut éliminer de la cuve, la solution débarrassée des boues étant ensuite renvoyée aux ajutages de projection. 2Q Jusqu'à présent, on utilise habituellement, pour évacuer les boues de la cuve, l'un ou l'autre de trois procédés, consistant à éliminer les boues soit manuellement, soit en continu par filtra-tion assistée par mise sous dépression ou sous pression, soit en continu à l'aide de cônes de dépôt assurant une concentration des 25 boues. On ne procède en général manuellement que dans des installations pour le prétraitement de petits objets métalliques : un opérateur entre dans la cure et effectue manuellement le curage des boues. Cette façon de procéder entraîne l'arrêt du traitement, est mal->0 propre, prend du temps et fait varier la concentration de la solution. Lorsqu'on l'utilise, on refoule périodiquement la solution de la cuve de phosphatation dans une autre cuve avant que l'opérateur entre dans la première cuve pour la curer. L'intervalle entre ces curages peut être d'une à quatre semaines selon le débit d'ar-35 ticles traités et, pour une installation à très grande productivité, un intervalle Blême d'une semaine entre nettoyages peut être excessif. La nécessité d'arrêter l'installation pendant curage de la cuve amène habituellement à effectuer cette opération pendant les fins de semaine, périodes au cours desquelles les frais de main-40 d'oeuvre sont majorés. 72 15461 2 2137517 Le procédé d'élimination des boues en continu par filtration assistée par mise sous dépression ou sous pression est satisfaisant; il consiste à pomper des boues à faible concentration à partir de cônes de dépôt situés sous la cuve de phosphatation et à traiter 5 par filtration avec mise sous dépression ou sous pression les gros volumes de liquides intéressés. Dans de grandes cuves de phosphatation, on peut utiliser des commandes assurant par permutation circulaire l'élimination des boues à partir de chacun des cônes de dépôt. Ce procédé est rarement utilisé parce que le matériel nécessai-10 re à sa mise en oeuvre est très coûteux. L'élimination en continu à l'aide de cônes de dépôt concentrant les boues est le procédé le plus couramment adopté jusqu'à présent ; il consiste à pomper en continu les boues à partir de cônes de dépôt situés sous la cuve de phosphatation et à leur faire franchir 15 un clarificateur formé d'un filtre à bande de papier-filtre, celle-ci étant extraite d'une bobine menée en travers d'un réceptacle de liquide propre et autour d'un rouleau. Un mélange de solution et de boues est pompé à partir des cônes à une vitesse correspondant sensiblement a celle à laquelle le filtre peut débarrasser la solution 20 des boues et la solution filtrée s'écoule à travers le papier filtré dans le réceptacle, d'où elle est renvoyée à la cuve de phosphatation, les boues formant un dépôt épais sur le papier-filtre. La capacité du filtre est d'environ 55 à 114 lit/mn selon la grandeur du filtre. Le papier-filtre s'étend sur le filtre à bande sous forme 25 de gouttière et, lorsqu'il porte une épaisseur de boues trop forte pour que du liquide puisse traverser le filtre à la vitesse à laquelle il lui parvient, son niveau monte dans la gouttière, ce qui agit sur un contacteur à flotteur qui fait avancer le papier-filtre pour en exposer un nouveau tronçon. Le papier-filtre chargé de boues est 30 recueilli dans des wagonnets pour être évacué et jeté. Bien que cette façon de procéder soit celle le plus couramment utilisée jusqu'à présent, elle présente les inconvénients suivants : 1) Du fait que le filtre à bande n'a qu'une capacité limitée d'environ 91 lit/mn, le débit auquel le liquide et les boues arri-35 "vent de chaque cône de dépôt est faible, ce qui entraîne des engorgements fréquents des cônes de dépôt et des tuyaux les reliant au filtre. En réduisant le diamètre des tuyaux pour tenter d'augmenter la vitesse d'écoulement du liquide et des boues les traversant, on ne fait qu'accuser la tendance des tuyaux à se boucher, du fait de 40 l'étranglement des passages. 72 15461 ' 3 2137517 2) La seule manière pratique, pour l'opérateur, de déceler les engorgements consiste à voir si les tuyaux à boues sont chauds au-dessous des cônes de dépôt. La solution de phosphate utilisée est chaude, aux environs de 60°C, de sorte qu'en posant la main sur un 5 tuyau à boues immédiatement au-dessous du cône de dépôt, on peut juger si ce dernier est bouché, car le tuyau est alors froid. Toutefois, on constate que les opérateurs sont souvent peu disposés à opérer les fréquentes vérifications nécessaires, auxquelles il faut en général procéder au moins line fois par heure. 10 3) Lorsqu'on décèle un engorgement, on y remédie en faisant passer de l'air comprimé dans les tuyaux. Or, on ne peut en général prendre cette mesure pendant les heures productives, parce que la projection d'air comprimé agit violemment les boues dans la cuve, en en faisant ainsi pénétrer une forte proportion dans le circuit 15 de projection, où elles risquent de se déposer dans les tubes d'é-f ' change de ehaleur, dans les ajutages de projection et sur l'objet soumis au traitement. La présente invention a pour but de perfectionner le procédé décrit en dernier lieu et principalement de lui apporter des amé-20 liorations ramenant au minimum les inconvénients précités. Suivant l'un de ses aspects, l'invention vise, dans un processus de prétrait ment d'objets métalliques, par exemple au phosphate de zinc, au cours duquel une solution de traitement est pompée d'une cuve vers fies ajutages de projection qui l'appliquent sur les objete, 25 puis renvoyée dans la cuve, tandis qu'un mélange de boues et de solution est prélevé en continu à la base de la cuve et envoyé à un clarifieateur qui sépare les boues de la solution, un procédé d'élimination des boues caractérisé en ce qu'on envoie en continu des boues et de la solution de la cuve à un débit supérieur à celui au-30 quel le clarificateur peut séparer les boues de la solution, et en ce qu'on imprime aux boues, entre la cuve et le clarificateur, une concentration qui ramène leur débit en deçà de la capacité du clarificateur* Suivant un autre de ses aspects, l'invention vise un appareil 35 pour le prétraitement d'objets métalliques à l'aide d'une solution de traitement, "par exemple au phosphate de zinc, du genre comportant une cure destinée à contenir la solution, des ajutages de projection propres à appliquer la solution sur les objets, une pompe à solution propre à pomper de la solution de la cuve vers les ajuta-4© ges de projection, à travers des tuyaux d'amenée de solution reliait 72 15461 4 2137517 la pompe à solution aux ajutages, un clarificateur propre à séparer les boues de la solution, un tuyau d'amenée de boues par lequel des boues et de la solution peuvent passer de la base de la cure au clarificateur, et une pompe à boues propre à transmettre en continu 5 des boues et de la solution de la base de la cure au clarificateur, à travers le tuyau d'amenée de boues, caractérisé en ce qu'un concentrateur de boues, relié au tuyau d'amenée de boues, imprime aux boues une concentration ramenant leur débit en deçà de la capacité du clarificateur et en ce que la pompe à boues envoie des boues et 10 de la solution au concentrateur de boues à tin débit supérieur à celui correspondant à la capacité du clarificateur à séparer les boues de la solution» Pour faire clairement comprendre l'invention, on va maintenant en décrire à titre d'exemples certains modes de réalisation, en se 15 référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en élévation d'un concentrateur de boués incorporé à cet appareil ; 20 la figure 3 illustre le mode de fonctionnement du dispositif montré sur la figure 2 ; Les figures 4 et 5 sont des vues schématiques en élévation illustrant des variantes de l'appareil montré sur la figure 1. Comme illustré par la figure 1, des objets métalliques 1 sont 25 entraînés successivement, de manière connue, par un transporteur 2 à travers un compartiment de prétraitement 3 qu'on supposera, pour fixer les idées, être une cabine de projection dans laquelle des caisses d'automobiles sont traitées au phosphate de zinc avant d'être peintes. La solution de phosphate de zinc &st contenue dans une 30 cuve 4 et une pompe à solution 5 l'envoie, à travers un dispositif chauffant 6 et des tuyaux d'amenée de solution 36, à des moyens de projection 7 qui la projettent sur les caisses. La solution s'écoule des caisses et est renvoyée dans la cuve, avec les boues, par un tuyau 8. De la solution chargée de boues qui se déposent dans 35 la cuve 4 est extraite de celle-ci par une pompe de succion de boues 9, directement reliée à la base de la cuve 4 à travers des robinets d'isolation de pompe 10 et un tuyau collecteur 11. De la solution sensiblement débarrassée des boues par décantation passe, par dessus un barrage 12, dans la partie 13 de la cuve à laquelle est reliée 40 la pompe 5. 72 15k61 5 2137517 La pompe 9 envoie la solution chargée ue boues de la mve à au moins un concentrateur de boues, représenté sous forme a'épura-teur centrifuge 14, agencé pour concentrer les boues et pour les transmettre ensuite à travers sa sortie 15 à un clarificateur 16. 5 Le clarificateur, de structure connue, comprend une bande 17 de papier-filtre, extraite d'une bobine 18 en travers d'une gouttière réceptrice de liquide propre 19, d'où la solution filtrée est renvoyée par gravité, à travers un tuyau 20, à la cuve 4« Quand la bande 17 porte une épaisseur de boues trop forte pour que le liqui-10 de puisse traverser le filtre aussi vite qu'il parvient à ce dernier, le niveau de liquide monte dans la gouttière et agit d'une manière connue sur un contaeteur à flotteur non représenté, qui fait avancer la bande 17 pour en exposer un nouveau tronçon. La bande 17 chargée de boues recueillies descend dans une goulotte 21 15 et se dépose dans un wagonnet 22 dans lequel elle est évacuée pour être jetée. La sortie 15 peut être un trou à section choisie pour régler le débit auquel lés boues sortent de l'épurateur 14 d'après la capacité de retenue de boues de la bande 17» ou être munie d'un robi-20 net de réglage permettant d'ajuster le débit d'amenée de boues à la bande l^. On règle la sortie 15, à l'aide du robinet ou d'un jeu d'orifices à sections diverses, afin de commander le débit d'amenée des bouea à partir de l'épurateur 14 en fonction de la capacité dont dispose le clarificateur 16 pour traiter les boues qui 25 lui parviennent. Bien entendu, on règle aussi la section de la sortie 15 d'après la teneur prévue en boues de la solution parvenant à l'épurateur 14 et, entre autres, d'après la concentration des boues arrivant à ce dernier : si les boues sont fortement concentrées, il faut agrandir la sortie 15, faute de quoi l'épurateur >0 risquerait de se boucher ; par contre, si les boues sont peu concentrées, on peut réduire la section de passage de la sortie. Le mélange de boues et de solution est pompé en continu à partir de la cuve 4 et envoyé à l'épurateur centrifuge 14, par un tuyau d'amenée de boues 23, à une vitesse supérieure à celle à laquelle 35 la bande 17 peut séparer les boues de la solution. La solution chargée de boues pénètre dans l'épurateur 14 en 24, près du sommet de ce dernier, et ressort en 25, avec une teneur en boues plus faible qu'à l'arrivée, du soumet de l'épurateur, puis et renvoyée par un tuyau de retour de solution 26 à un collecteur de retour 27 intérieur 40 à la cuve 4. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, la 72 15461 6 2137517 solution chargée de boues est pompée vers l'épurateur 14 à un débit d'environ 500 lit/mn, la solution chargée de boues arrive au clarificateur à un débit d'environ 45 lit/mn et la solution est renvoyée de l'épurateur dans la cuve 4 à un débit d'environ 455 lit/mn. 5 Au cas où un seul épurateur centrifuge et un seul clarificateur ne suffisent pas à traiter la solution chargée de boues pompée à partir de la cuve 4, on peut envoyer la solution chargée de boues à deux ou plusieurs épurateurs 14 puis - directement ou à travers un autre épurateur centrifuge - à un ou plusieurs clarificateurs 10 16, comme illustré par la figure 1. L'épurateur 14 est monté au-dessus du clarificateur 16, qui repose de préférence sur une plate-forme surélevée non représentée, à laquelle on accède par une passerelle pour entretenir l'épurateur 14 et le clarificateur 16. 15 La figure 4 illustre une variante du mode de mise en oeuvre illustré par la figure 1, suivant laquelle les boues sont concentrées en deux stades par deux épurateurs centrifuges 14 et 14a. Des boues partiellement concentrées arrivent par un tuyau 23a à l'épurateur 14a et passent, une fois concentrées par ce dernier, 20 au clarificateur 16. La solution séparée dans les épurateurs 14 et 14a est renvoyée à la cuve 4 par des tuyaux de retour de solution 26 et 26a. La figure 5 illustre un mode d'application de l'invention à une installation de phosphatation existante dans laquelle la cuve 25 4 est munie de cônes de concentration 28. Dans cette installation, les cônes 28 et la pompe 9 sont logés dans une fosse creusée dans le sol, mais lorsqu'on adopte le mode de mise en oeuvre illustré par la figure 1, il est inutile de loger dans une fosse aucune partie de l'installation» 30 Suivant tous les modes de réalisation de l'appareil, les con duits sont de préférence en acier inoxydable. 72 15461 7 2137517 REVENDICATIONS 1. Dans un processus de prétraitement d'objets métalliques, par exemple au phosphate de zinc, au cours duquel une solution de traitement est pompée d'une cuve vers des ajutages de projection 5 qui l'appliquent sur les objets, puis renvoyée dans la cuve, tandis qu'un mélange de boues et de solution est prélevé en continu à la base de la cuve et envoyé à un clarificateur qui sépare les boues de la solution, un procédé d'élimination des boues caractérisé en ce qu'on envoie en continu des boues et de la solution de la cuve 10 à un débit supérieur à celui correspondant à la capacité dont dispose le clarificateur pour séparer les boues de la solution et en ce qu'on imprime aux boues, entre la cuve et le clarificateur, une concentration qui ramène leur débit en deçà de la capacité du clarificateur. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on concentre les boues dans un épurateur centrifuge. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on renvoie à la cuve la solution dont la teneur en boues à été réduite du fait de ladite concentration. 20 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on règle le débit auquel le mélange de boues et de solution passe du poste de concentration au clarificateur. 5. Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on envoie le mélange de boues et de solution 25 de la cuve au poste de concentration à un débit d'environ 500 lit/ mn, du concentré arrivant au clarificateur à raison d'environ 45 lit/mn et la solution, partiellement débarrassée des boues au poste de concentration*.rejoignant la cuve à raison d'environ 455 lit/mn. 6. Appareil pour le prétraitement d'objets métalliques à l'ai-30 de d'une solution de traitement, par exemple au phosphate de zinc, du genre comportant une cuve destinée à contenir la nlution, des ajutages de projection propres à appliquer la solution sur les objets, une pompe à solution propre à pomper de la solution de la cuve vers les ajutages de projection à travers des tuyaux d'amenée 35 de solution reliant la pompe à solution aux ajutages, un clarifi-cateur propre à séparer les boues de la solution, un tuyau d'amenée de boues par lequel des boues et de la solution peuvent passer de la base de la cuve au clarificateur, et une pompe à boues propre à transmettre en continu des boues et de la solution de la base de la 72 15kbl 8 2137517 cuve au clarificateur, à travers le tuyau d'amenée de boues, caractérisé en ce qu'un concentrateur de boues, relié au tuyau d'amenée de boues, donne aux boues une concentration ramenant leur débit en deçà de la capacité du clarificateur et en ce que la pompe à boues 5 envoie des boues et de la solution au concentrateur de boues à un débit supérieur à celui correspondant à la capacité dont dispose le clarificateur pour séparer les boues de la solution. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le concentrateur de boues est un épurateur centrifuge. 10 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un tuyau de retour de solution relie l'épurateur centrifuge à la cuve pour renvoyer dans celle-ci la solution à teneur en boues réduite par l'épurateur centrifuge. 9- Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce 15 que le débit auquel les boues sortent de l'épurateur centrifuge est réglé par un trou de sortie à section de passage préfixée. 10. Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le débit auquel les boues sortent de l'épurateur centrifuge est ajusté par un robinet de réglage. 20 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que la pompe à boues est directement reliée à la base de la cuve. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la pompe à boues est reliée à la base de la 25 cuve à travers au moins un cône de dépôt.