Brevet FR2200057A1 — publié le 19740419

L'invention concerne un procédé et une installation pour le broyage de ferrailles, en particulier de ferrailles d'automobiles et de pneumatiques d'automobiles, les ferrailles étant refroidies à basse température par un gaz liquide et étant ensuite broyées. On connaît, d'après le brevet DI1 1.929. 232, un procédé pour le broyage de ferrailles, et en particulier de ferrailles d'automobiles, d'appareils ménagers, de déchets de produits industriels, etc.. qui utilise le fait que, lorsque leur température s'abaisse, les matières perdent une partie de leur tenacité et deviennent cassantes, ce qui a pour conséquence une diminution importante de l'énergie à dépenser pour leur broyage. Dans le cas du broyage de ferrailles, et par conséquent, par exemple, de ferrailles d'automobiles, ces ferrailles sont pressées, le cas échéant, pour l'obtention d'une diminution de leur volume, en blocs compacts ou en paquets compacts, et sont poussées dans un tunnel de refroidissement, à la sortie duquel chaque paquet de ferrailles tombe dans le dispositif de broyage qui est, par exemple, une presse hydraulique. Le refroidissement du paquet de ferrailles est obtenu par une injec- tion permanente d'azote liquéfié à la sortie du tunnel de refroidissement, l'azote vaporisé étant utilisé pour le prérefroidissement des ferrailles et pouvant hêtre de nouveau liquéfié. Ce procédé présente, toutefois, un inconvénient important. Pour la reliquéfaction de l'azote qui a été vaporisé pendant le refroidissement des ferrailles et réchauffé pendant le prérefroidissement Jusqu'd une température voisine de la température ambiante, il faut dépenser une quantité d'énergie considérable. Cette dépense d'énergie qui est utilisée complètement en définitive pour le refroidissement des ferrailles est, assurément beaucoup plus grande que celle qui serait effective- ment nécessaire. L'invention a pour but de réaliser un procédé et une installation pour le broyage de ferrailles, dans lesquels l'énergie amenée de l'extérieur pour la récupération du froid enlevé à l'agent de refroidissement, ait une valeur minimale. Ce problème est résolu par le procédé de l'invention, caractérisé en ce que le gaz liquéfié vaporisé lors du refrodissement des ferrailles à basse température, est re froid tout au moins en partie, par échange de chaleur avec des ferrailles broyées et ramené au circuit des ferrailles à broyer. Dans ce procédé suivant l'invention, il n'est amené de 11 extérieur, que énergie qui est nécessaire pour le maintien du circuit de gaz, ainsi que pour la compensation des pertes inévitables correspondant à l'échange de chaleur et des pertes dues aux défauts d'isolation. Le froid qui est nécessaire pour le refroidissement des ferrailles pressées, est enlevé de nouveau en majeure partie aux ferrailles broyées, par le gaz du circuit. Avec le refroidissement exécuté suivant la procédé connu, c'est-à-dire avec une injection permanente d'azote liquéfié, on ne peut pas obtenir un refroidissement uniforme des ferrailles pressées, étant donné que toutes les surfaces du paquet de ferrailles ne sont pas mouillées uniformément, si tant est qu'elles le soient, par le gaz liquéfié. Des portions de surface particulières, auxquelles est enlevée la chaleur de vaporisation, sont ainsi refroidies d'une manière beaucoup plus intense que d'autres surfaces qui sont seulement entourées par le gaz liquéfié vaporisé. Conformément à l'invention, l'avantage particulier est que le refroidissement à basse température des ferrailles s'effectue dans un bain de gaz liquéfié, ce qui a pour conséquence un refroidissement uniforme de tout le paquet de ferrailles.La quantité de liquide qui est ainsi vaporisée est égale à la quantité en circuit. Etant donné que le gaz liquéfié vaporisé comporte obligatoirement des impuretés, telles que particules de poussière ou particules de ferrailles, et présente, en outre, de l'humidité, et que l'on peut s'attendre aux pertes les plus faibles en chaleur et en énergie seulement quand les ferrailles introduites dans l'installation de broyage quittent cette installation avec leur température initiale, il est particulièrement avantageux que le gaz liquéfié vaporisé soit filtré, comprimé, refroidi Jusqu'à la température ambiante et séché avant d'être amené en échange de chaleur avec les ferrailles broyées. Pour obtenir un réglage exact de la température, on peut refroidir le gaz de circuit, après l'avoir comprimé en fonction de sa température, au moyen d'eau de refroidissement. Au moyen d'un débit d'eau de refroidissement pouvant entre commandé, on peut adapter la température du gaz de circuit aux nécessités se présentant dans chaque cas. Etant donné qu'il est très important, au point de vue de l'économie ou de la consommation en gaz liquéfié de transmettre au gaz de circuit vaporisé tout le froid des ferrailles broyées, il est prévu, dans une forme de réalisation judicieuse de l'objet de l'invention, que le refroidissement du gaz de circuit s'effectue dans un échange de chaleur direct avec les ferrailles broyées froides, de préférence à contre-courant et dans un lit d'écoulement, ce qui favorise beaucoup, comme on sait, l'échange de chaleur. Mais, d d'une manière aussi avantageuse, le refroidissement du gaz de circuit peut être obtenu dans un échange de chaleur indirect avec les ferrailles broyées froides, de préférence dans un contre courant en croix, et il faut stattendre à une pollution plus faible du gaz de circuit. Dans un développement particulier de 1'invention le gaz de circuit refroidi, est détendu avant entre ramené au; ferrailles broyées. De ce fait, une partie au moins du gaz liquéfié, vaporisé lors du refroidissement à basse température, est récupéré sous forme liquide. En outre, 1' installation de la présente invention est constituée, d'une manière telle que les pertes da gaz de circuit sont remplacées par du gaz liquéfié vaporisé lors du refroidissement à basse température, cela signifie que, pour compenser les pertes inévitables se produisant au cours des écaan- ges de chaleur, des pertes par fuites et des pertes dues à une isolation défectueuse, ainsi que la quantité de chaleur transmise pendant le broyage, il est fait appel au gaz liquéfié vaporisé pendant le refroidissement poussé jusqu'à une basse température, des ferrailles, gaz liquéfié qui est mélangé avec le gaz de circuit refroidi dans 1' échange de chaleur avec les ferrailles bro yées, et qui forme avec ce dernier, le gaz de circuit. Dans de nombreux casp il peut être oppor tun, au point de vue de l'économie de consommation an énergie, et cela d'une manière dépendant de la grandeur et de la matière des morceaux à broyer, que les ferrailles à broyer soient soumises, avant de subir le refroidissement à basse température, à un prérefroidissement exécuté au moyen de gaz liquéfié vaporisé. L'installation pour l'exécution du procédé est constituée essentiellement par un dispositif de broyage qui est disposé à la sortie du dispositif de refroidissement, et auquel se raccorde un dispositif échangeur de chaleur. Le dispositif de refroidissement est constitué avantageusement par un dispositif de refroidissement à basse température et par un tunnel de prérefroidissement, équipé avec des chicanes mobiles. Le tunnel de prérefroidissement est employas la plupart du temps, quand il s'agit de ferrailles pressées en paquets, tandis que lorsqu'il s'agit de ferrailles non traitées au préalable, et par conséquent la plupart du temps de pièces de grand volume et à faible densité, le tunnel de prérefroidissement disparait.Les chicanes prévues dans le tunnel contribuent à l'amélioration de l'échange de chaleur étant donné qu' elles obligent le gaz de circuit à passer à travers les ferrailles ou qu'elles lten empêchent, de tel le manière que le gaz de circuit écoule seulement à travers les intervalles existant entre le paquet de ferrailles et la paroi du tunnel de refroidissement. Le guidage du circuit du gaz liquéfié vaporisé, est rendu possible du fait que le dispositif échangeur de chaleur est mis en communication avec le dispositif de refroidissement par l'intermédiaire d'un système de conduites contenant un filtre, un compresseur, un refroidisseur et un sécheur. En outre, l'installation pour la mise à exécution du procédé est caractérisée en ce que le dispositif échangeur de chaleur se compose d'une vis transporteuse à surface relativement grande, disposée, de préférence, verticalement, et se raccordant avec une certaine inclinaison avec la chambre de broyage. Cette vis transporteuse facilite le passage de la cha- leur entre le gaz de circuit et les ferrailles froides broyées. Dans le cas d'un échange de chaleur indirect entre le gaz de circuit et les ferrailles froides broyées, le dispositif échangeur chaleur é chtetrr ést comportant un serpentin et disposé verticalement. La liquéfaction du gaz de circuit refroidi peut être obtenue d'une manière simple, à l'aide d'un dispositif qui est constitué d'une manière telle qu'une conduite partant de l'extrémité froide de l'échangeur de chaleur à serpentin aboutit au dispositif de refroidissement, et que l'extrémité de la conduite est munie d'une soupape modératrice. La description ci-après et les dessins annexés dans les figures 1 et 2 se rapportent à dsux exemples de réalisation de l'inatallat on de l'invention, montrés sous forme schématique. Ainsi qu'il résulte de la figure 1, les ferrailles qui se trouvent à la température ambiante et qui sont pressées sous la forme de paquets, sont introduites dans un sac 1, et elles sont poussées par un piston de poussée 29 commandé hydrauliquement dans un tunnel 3 de prérefroidissement qui, pour l'amélioration de l'échange de chaleur, est muni de chica- nes mobiles 4 et constitue une partie d'un dispositif de refroidissement 28.Les ferrailles en paquets, après avoir franchi à l'aide d'une commande 8 par chaîne transporteuse le tunnel de prérefroidissement 3, dans lequel elles subissent un prérefroidissement par leur passage à contreocourant par rapport à un gaz en circuit qui est de l'azote vaporisé, traversent un bain d'azote 7 se trouvant dans une région formant dépression 6 du tunnel de refroidissement 30 Elles subissent, dans cette région, un refroidissement poussé et elles arrivent dans un dispositif 9 de broyage. Les ferrailles broyées, encore très froides, arrivent dans un dispositif échangeur de chaleur 33 qui est formé par une vis transporteuse 11, elles tombent sur les spires inférieures de cette vis transporteuse 11, disposée verticalement, et elles sont élevées par cette vis en contre-courant par rapport au gaz en circuit.Elles sont ainsi chauffées par échange de chaleur direct avec le gaz en circuit et elles quittent, réchaaf- fées à la température ambiante, la vis transporteuse Il en pas sant à travers un sas 12. Le gaz qui parcourt la vis transporteuse il du haut vers le bas, à une température qui est à peu près sa température de condensation, entre dans une chambre de broyage 13, il prend dans cette chambre la chaleur produite pendant le broyage et il arrive dans le tunnel de refroidissement 3, dans lequel il se mélange derrière une plaque 14 recouvrant le bain d'azotes avec l'azote vaporisé provenant de ce bain 7. Par l'intermédiaire d'une conduite 15, de l'azote liquide est amené au bain 7 et, par ltintermédiaire d'une soupape 16, le débit de la conduite est réglé en fonction du niveau du liquide du bain d'azote 7. Le gaz en circuit se mélange avec de l'azote vaporisé en permanence.Il est réchauffé dans le tunnel de refroidissement en contre-courant par rapport aux ferrailles en paquets, à peu pres jusiutà la température ambiante, et il quitte, en passant par une conduite 17, le tunnel de refroid ssemen;- 3. Dans un filtre 18, le gaz en circuit réchauffé est libéré des particules de poussière et de ferrailles qui cnt été er'raenees et il est comprimé dans un compresseur 19 à ane pression qui est un peu supérieure à la pression atmosphé riote pour gue soit maintenu le circuit de gaz0 A l'aide d'une conduite 20 de dérivation et d'une commande 21, une différence de pression constante est maintenue. Le gaz da circuit, comprimé, s1 écoule en passant à travers un refroidisseur 22 et un réglage 23 de la température commande l'évacuation de la chaleur en eau de refroidissement. Dans un sécheur 24, le gaz de circuit, comprimé, refroidi à la température ambiante, est débarrassé de son humidité et il est introduit par l'intermédiaire d'une conduite 25, dans la vis transporteuse 11, dans laquelle il cède sa chaleur aux ferrailles froides, broyées, qui quittent la vis transporteuse il avec la température ambiante. Suivant la figure 2, dans laquelle des pièces ou parties correspondant à des pièces ou parties de la figure 1, ont été désignées par les mêmes repères que sur cette figure, les ferrailles qui n'ont pas été soumises nécessairement à un pressage préalable, arrivent directement, en passant par un sas 1, dans un bain d'azote liquide. Elles sont refroidies à basse température dans ce bain, et elles sont transportées, à l'aide d'une commande 8 par channe transporteuse dans un dispositif de broyage 9. Les ferrailles froides broyées glissent lentement à travers un dispositif échangeur de chaleur 33 constitué par un serpentin 26 et elles sont réchauffées ainsi par échange de chaleur indirect avec du gaz de circuit chauffé qui passe à l'intérieur du serpentin, Jusqu'd la température ambiante. Elles quittent l'installation en passant par un sas 12. En aval de l'échangeur de chaleur 26, le gaz de circuit, entraîné par les ferrailles broyées est aspiré, il est libéré dans un filtre 26 de ses impuretés, il est comprimé dans un compresseur 19, puis refroidi à la température ambiante dans un refroidieseur 22 et débarrassé de son humidité dans un sécheur 24. Le gaz de circuit séché, comprimé, est refroidi maintenant dans un échangeur de chaleur 26 formé par un serpentin, par échange de chaleur indirect avec des ferrailles froides, broyées, il est amené par l'intermédiaire d'une conduite 17 dans un dispositif 28 de refroidissement à basse température et détendu dans une soupape modératrice 29, une partie au moins du gaz du circuit se trouvant liquéfiée. La pression du gaz de circuit dans la conduite 27 ou dans la conduite de dérivation 20, est réglée par l'intermédiaire d'un système de commande 30 ou 21. A l'aide d'une dietribution 31 et d'un réservoir 32, d'azote liquéfié, on règle le niveau du liquide 7 du bain d'azote liquéfié. L'installation suivant l'invention, à laquelle peuvent être amenées aussi des pièces qui n'ont pas été au préalable broyées ou mises en paquets, est extrêmement favora- ble pour son environnement, étant donné qu'on n'a besoin pour le broyage que d'une faiblé énergie de commande et que le bruit produit est amorti dans une large mesure par l'isolation calori fugue qui empêche, en même temps que des poussières se répandent à l'extérieur. En outre, le risque d'explosion se trouve fortement limité, étant donné que même des substances facilement in flammables, telles que l'essence, par exemple, en raison des basses températures, passent immédiatement à l'état solide et se liquéfient de nouveau seulement quand elles quittent l'installation. Le procédé suivant l'invention convient particulièrement bien pour le broyage de pneumatiques qui comportent dans une mesure croissante des garnitures en acier. Bien entendu, l'invention n'est pas limi- tée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'*utres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l inven- tion. REVENDICAI~IONS 1.- Procédé pour le broyage de ferrailles et en particulier de ferrailles d'automobiles et de pneumatiques d'automobiles, les ferrailles étant refroidies à basse température au moyeh d'un gaz liquéfié et étant broyées ensuite, procédé caractérisé en ce que le gaz liquéfié vaporisé lors du refroidissement des ferrailles à basse température est refroidis tout au moins en partie, par échange de chaleur avec des ferrailles broyées et ramené au circuit des ferrailles à broyer. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le refroidissement à basse température des ferrailles s'effectue dans un bain de gaz liquéfié. 3.- Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz liquéfié vaporisé est filtré, comprimé, refroidi à la température ambiante et séché avant d être amené en échange de chaleur avec les ferrailles broyées. 40- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le refroidissement du gaz de circuit s' effectue dans un échange de chaleur direct avec les ferrailles froides, broyées, de préférence à contre- courant et dans un lit d'écoulement. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le refroidissement du gaz de circuit s'effectue dans un échange de chaleur indirect avec les ferrailles broyées froides, de préférence dans un contre-courant en croix. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le gaz de circuit refroidi est détendu avant d'être ramené aux ferrailles à broyer. 7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les pertes du gaz de circuit sont remplacées par du gaz liquéfié vaporisé lors du refroidissement à basse température. 8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les ferrailles à broyer sont soumises à un prérefroidissement avant d'être soumises à un refroidissement à basse température effectué par du gaz liquéfié vaporisé. 9.- Installation pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1; caractérisée en ce quelle comprend un dispositif de broyage (9) qui est disposé à la sortie d'un dispositif de refroidissement (28) et auquel se raccorde un dispositif échangeur de chaleur (33). 10.- Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement (28) se compose d'un dispositif de refroidissement à basse température (7) et d'un tunnel de prérefroidissement (3) qui est équipé avec des chicanes mobiles (4). 11.- Installation suivant l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que le dispositif échangeur de chaleur (33) est en communication avec le dispositif de refroidissement (28) par l'intermédiaire drun système de conduites qui comporte un filtre (18), un compresseur (19), un refroidisseur (22) et un sécheur (24). 12.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que le dispositif échangeur de chaleur (33) se compose d'une vis transporteuse (11) à surface relativement grande, disposée, de préférence verticalement et se raccordant avec une certaine inclinaison avec la chambre de broyage (13). 13.- Installation suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que le dispositif échangeur (33) est constitué par un échangeur de chaleur à serpentin (26) qui est disposé verticalement. 14.- Installation suivant la revendication 13, caractérisée en ce que, partant de l'extrémité froide de l'échangeur de chaleur à serpentin (26), une conduite (27) aboutit au dispositif de refroidissement (28) et en ce que l'ex- trémité de la conduite est munie d'une soupape d'étranglement (29) e