Brevet FR2226198A1 — publié le 19741115

L'invention concerne un procédé, et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, de séparation d'un liquide des particules, principalement constituées par de la calamine et des battitures, par exemple entraînées dans les eaux de refroidissement d'aciérie, dans lequel ces particules sont introduites avec le liquide mis en circulation dans un premier étage de séparation constitué par une enceinte de captation dans laquelle les particules grossières sont séparées du liquide par gravité et les particules plus fines sont soumises à une séparation ultérieure du liquide pour être conduites avec les particules grossières à un dispositif d'évacuation. Dans presque tous les processus connus de travail du métal en aciérie, le métal à haute température est refroidi au cours de certaines opérations par pulvérisation directe d'eau. Il en résulte que l'eau ayant servi à ce traitement entraîne de la calamine, des battitures, c'est-à-dire des particules d'oxydes de fer. Il est d'usage de débarrasser cette eau chaude des particules d'oxydes et, après l'avoir refroidie, de la réutiliser pour le refroidissement. Mais la sécurité de fonctionnement et le rendement de tels circuits de refroidissement dépendent dans une large mesure de la façon dont les particules d'oxydes sont séparées de 11 eau. On connaît un pro-cédé pour séparer les particules d'oxydes de fer ou battitures d'un liquide, dans lequel le liquide obtenu contenant les particules grossières et fines est débarrassé des particules grossières dans une enceinte de captation, qui est un bassin de décantation dans lequel, après être passé par un autre bassin de captation, le liquide restant contenant des particules fines est pompé à travers une installation de séparation constituée par des filtres à gravier. les particules grossières recueillies arrivent dans des boites de chasse qui se trouvent en dessous de l'enceinte de captation.#es particules grossières sont pompées à l'aide d'un liquide, c'est-à-dire d'un courant d'eau, dans ces boites de chasse et sont envoyées dans des dispositifs de concentration et d'évacuation, par exemple des bacs.Dans ces bacs, les oxydes doivent se présenter secs; ces bacs sont disposés à la hauteur convenable pourque des moyens de transport puissent soutirer la matière déposée en dessous des récipients et l'évacuer. Ces bacs de concentration et d'évacuation sont donc compliques; ils comportent notamment un système de drainage pour évacuer le liquide transporteur qui y a été amené par pompage en mEme temps que les particules. Ces bacs ont donc une fonction de décantation et, en raison de leur grande su- teur et de leur volume imp~r X t, ils sont extrêmement c~tteux. Â cela vient s'ajouter le fait que les particules grossières sent transportées en suspension, ce qui entratae des engorge- monts des canalisations, des attaques par érosion et d'autres incenvénients de ce genre qui peuvent compronettre la sécurité de fonctionnement. En outre, il est nécessaire de doter toutes les conduites de transport de conduites de retour de façon à empocher un dépôt permanent des particules et un engorgement des canalisations pendant les pauses de fonctionnement, puisque le transport s'effectue de façon discontinue.De plus,étant donné que le liquide contenant des particules grossières et fines se présente en flot discontinu, en ne peut pas toujours empêcher que si des particules glissent de l'enceinte de captation dans la botte de chasse, celle-ci ne soit bloquée par engorgement. Le liquide pompé à travers les filtres à gravier parvient à une tour de refroidissement d'où il est récupéré pour être de nouveau utilisé à transporter les particules. Par contre, les particules fines retenues dans les filtres à gravier sent pompées et introduite dans un cyclone épaississeur d'où elles passent dans le récipient d'évacuation, tandis que le liquide qui les a transportées est ramené dans le bassin de captation pour les particules fines.Un inconvénient de ce procédé est que, par suite de la grande dimension de l'installation, la séparation des particules d'oxydes est une opération très coQteuse et que l'installation elle-m8me présente un encombrement excessif. Un autre inconvénient est que la masse de particules récupérées est très humide et qu'elle nécessite des pompes dispendieuses pour son transport. Un but de l'invention est donc de créer un procédé, et un dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé, qui non seulement évite les inconvénients exposes ci-dessus, mais permette encore, tout en réduisant au maximum l'encombrement et en conservant une grande sécurité de fonctionnement, de procéder a la séparation en continu des particules dioxydes et du liquide, sans que pour autant le liquide ramene en circulation contienne des impuretés et sans qu'il soit nécessaire ge prévoir d'autres filtres ou éléments analogues pour une clarification secondaire. Ce but est atteint, selon l'invention, par le fait que, dans l'enceinte de captation se déplacent de façon continue des moyens de création de champ magnétique par lesquels les particules d'oxydes sont entratnées et extraites de l'enceinte et après avoir été extraites, sont enlevées et évacuées pour permettre la réutilisation des moyens de création de champ magnétique, le liquide contenant encore des particules est retiré du cêté de l'effluent du premier étage de séparatìon des particules grossières, soumis à une deuxième séparation,et le mélange de liquide et de particules fines issu de cette deuxième séparation est soumis à une séparation centrifuge complète, d'où les particules sont dirigées dans le champ magnétique, et le liquide est remis en circulation. Grâce à ces moyens, non seulement le but de l'invention est atteint de façon avantageuse, mais de plus on#a l'avantage que la séparation peut etre réalisée avec une dépense de liquide très faible, car les particules extraItes pour Autre évacuées sont dans une très large mesure dépourvue de liquide. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que, étant donné que le procédé se déroule en continu, il n'y a pratiquement pas de charges par à-coups de sorte que, bien que les dimensions de l'installation soient réduites, elle est peu sujette aux perturbations. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comprend une enceinte de captation comportant des conduites d'alimenta- tion et d'évacuation, reliée pour une part à des moyens d'évacuation des particules et pour une part à un appareil aval de préparation du liquide et de récupération des particules fines, lequel est relié d'autre part à une conduite d'évacuation des particules fines reliée par ailleurs à un séparateur centrifuge aval en série, l'enceinte de captation, constituée par un bac de décantation, à fond conique convergent vers le bas, comprend à l'intérieur un moyen de transport suspendu comportant des moyens de création de champ magnétique, tournant en continu en passant sur des moyens de renvoi, et dont une partie dépassant hors de l'enceinte de captation conduit à des moyens d'évacuation des particules, et une surverse de l'enceinte de captation sst reliée ê l'installation de préparation du liquide de transport et de récupération des particules fines qui, après avoir été séparées dans un séparateur centrifuge, peuvent autre réintroduites dans le champ ragnOtique. Outre les particularités mentionnées précédemment, le dispositif selon 1 'invention offre l'avantage de pouvoir être réalisé de façon très robuste, ce qui est très important étant donné les dures conditions de travail de l'ensemble. Un autre avantage de l'invention peut Qtre trouvé dans le fait que l'installation proposée peut fonctionner sans moyens de décantation secondaire coûteux tels que filtres à gravier pour le liquide, ou autres moyens de clarification. Pour que le liquide pénétrant dans l'enceinte de captation n1entraîne pas, en les arrachant, les particules captées par le moyen de transport, il est prévu avantageusement selon l'invention, que le moyen de transport est entouré par au moins un tube directeur qui s' élargit en rorme d'entonnoir à son extrémité voisine du fond de 1 1enceinte de captation et qui, par sua autre extrémité, dépasse à l'extérieur de cette enceinte. Il peut Strie avantageux de ne pas soumettre le liquide chargé de particules introduit dans l'enceinte de captation à une turbulence trop élevée; il est alers possible, suivant un autre point remarquable de 1 'invention, de disposer autour du tube directeur un deuxième tube concentrique et de disposer dans l'espace annulaire entre les deux tubes une entrée dirigée tangentiellement pour le liquide entraînant les particules. Pour que les particules fines retirées du séparateur centrifuge soient captées par le champ magnétique avec une forte probabilité, il est prévu, suivant un autre point remarquable de l'invention, que la conduite de retour du -séparateur centrifuge débouche dans l'espace entre le moyen de transport et son tube directeur. Il est avantageux, selon l'invention, que les moyens de création de champ magnétique soient des aimants permanents, le moyen de transport soit une bande transporteuse, et les aimants soient encastrés dans la bande transporteuse en affleurant à sa surface. L'avantage de cette disposition est que le moyen de transport peut être conçu d'une façon très simple et que, lorsqu'on utilise une bande transporteuse de type courant, il n'y a pas de difficulté à réaliser son renvoi du c8té moteur ou du caté fou. Ce mode de réalisation du moyen de transport offre encore comme avantage qu'au point de renvoi supérieur du moyen de transport, on peut prévoir un racloir, auquel se raccorde un plan incliné en direction d'un moyen d'évacuation, et il est alors facile, au moyen de ce racloir, de retirer du moyen de transport les particules d'oxydes qui s'y trouvent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera à la figure unique du dessin annexé représentant schématiquement un dispositif selon l'invention. Une enceinte de captation, qui est de préférence un séparateur ou bac de décantation 1, est cylindrique dans sa partie supérieure et conique dans sa partie inférieure 2. Un fond bombé 3 limite à sa partie inférieure la partie conique 2. Â l'intérieur du bac de décantation 1 se trouve un tube d'alimentation 4 et, par exemple coaxialement à ce tube,un tube directeur 5. Le liquide, qui est en général de l'eau ordinaire, arrive mélangé avec des particules grossières et fines à séparer dans le tube d'alimentation 4 par l'intermédiaire d'une conduite d'alimentation 6, piquée de préférence tangentiellement.Dans le tuyau s'alimentation 4, l'eau chargée des particules grossières et fines s'écoule vers le bas, subit un changement de direction à l'extrémité inférieure du tuyau, et remonte vers le haut dans le bac de décantation pour pénétrer dans une goulotte de surverse 8. Par l'effet du changement de direction qui s'effectue à la sortie du tuyau d'alimentation 4, les particules grossières se séparent et se déposent sur le fond du bac de décantation 1. Âu-dessus du bac de décantation 1 sont disposées une poulie d'entrainement 9 et une poulie de guidage 10 sur lesquelles passe un moyen de transport, par exemple une bande transporteuse il engendrant un. champ magnétique de préférence permanent.La bande il est une bande sans fin et elle est suspendue dans le tube directeur 5 presquejusqu'au fond 3. Son extrémité inférieure forme une boucle 12 dont la forme est déterminée dans une large mesure par le dép8t de particules grossières accumulées sur le fond 3 du récipient de décantation 1.La bande il recueille et enlève les particules grossières d'oxydes à la surface du dépôt formé et la transporte, en passant par la poulie d'entrainement 9, jus qu'à un racleur 13. les particules tombent du racleur 13 sur une bande convoyeuse 14 et peuvent alors etre transportées jusqu'à un poste de stockage quelconque ou, de préférence, à un moyen d'évacuation ou un véhicule de transport. L'extrèiaitê inférieure du tube directeur 5 présente un élargissement 15 en entonnoir renversé, de façon à laisser la place suffisante à la boucle 12 qui se forme au bas de la bande 11.En réglant de façon convenable la vitesse de rotation de la poulie d'entraînement 9, on peut adapter la vitesse de transport de la bande Il à la quantité de matière déposée, ce qui se fait de préférence en maintenant constant dans toute la mesure possible le niveau du dépit dans le bac de décantation 1. Dans le fond du bac de décantation 1, il est prévu un tuyau de sortie et une vanne 16 pour évacuer éventuellement les particules non magnétiques. Eh cas d'agglutination de ces produits au cours du temps, il est possible de désagréger les particules agglutinées en ouvrant une conduite de débouchage 17. L'eau qui sort de la goulotte de surverse 8 et qui contient des particules fines arrive par écoulement dans un compartiment à particules fines 18 d'un bac intermédiaire de dépôt 19. Ce bac intermédiaire 19 comporte une cloison de séparation 20 qui laisse libre un interstice 21 à sa partie inférieure. Dans un compartiment à eau pure 22 du bac intermédiaire 19, est disposé, en arrière de l'interstice 22, un barrage 23 qui e eche les particules de passer du compartiment à particules fines 18 dans le compartiment à eau pure 22. Sortant du compartiment à particules fines 18, l'eau contenant des particules fines est refoulee par une pompe à circulation 24 dans au moins un hydrocyclone 25. L'eau du vortex recueillie à la surverse 26 de l'hydrocyclone 25 est débarrassée.des particules fines et est dirigée dans le compartiment à eau pure zZ. L'eau de l'apex ou sousverse 27 de l'hydrocyclone 25, qui contient les particules rines concentrées est ramenée dans le t~be-directeur fi du bac de dOcantation 1. La pompe à circulation 24 établit un circuit continu: compartiment i particules fines 18, pompe à circulation 24, hydrocyclone 25, surverse de l'hydrocyclone 26, compartiment à eau pure 22. Le débit de ce circuit est réglé de façon à autre supérieur au débit maximal possible entre la goulotte de surverse 8 et la chambre à particules fines 18.De cette façon, on obtient strement, quelles que soient les conditions de fonctionnement, un courant de circulation de retour du compartiment à eau pure 22 passant par dessus le barrage 23 et à travers l'interstice 21 vers le compartiment à particules fines 18. Ce courant de circulation de retour est au minimum lorsque le débit du courant allant de la goulotte de surverse 8 au compartiment à particules fines 18 est maximum, et il est Ioaxianun lorsque le courant d'arrivée au compartiment à particules fines 18 est nul. Etant donné ces conditions de circulation de 11 eau, il ne peut y avoir de mélange entre l'eau chargée de particules fines et l'eau pure.Lorsque le débit d' & coulement est maximal, la résistance à 1' écoulement dans l'in- terstice 21 et dans le canal de circulation vertical 28 formé par la cloison de séparation 20 et le barrage 23 doit être de préférence maintenue suffisamment basse pour qu'en cours de fonctionnement, la différence de hauteur entre le niveau d'eau dans le compartiment particules fines 18 et dans le compartiment à eau pure 22 soit tout au plus égale à quelques centimètres. Â l'aide d'une pompe 29 l'eau pure est repompée dans le compartiment à eau pure 22 et envoyée aux postes d'utilisation. Pour éviter que cette pompe 29 tourne à vide, il est prévu un régulateur de niveau 30 qui coupe automatiquement la pompe 29 lorsque 11 eau est à son niveau le plus bas dans le compartiment d'eau pure 22. Un indicateur de niveau 31 du régulateur de niveau 30 ne doit pas être placé plus bas que la hauteur du barrage 23. Pour éviter le débordement du bac intermédiaire 19, il est prévu à son bord supérieur un tuyau de trop-plein 32. Pareillement, un tuyau de trop-plein 33 est également prévu à la goulotte de surverse 8 du bac de décantation 1 pour ltempe- cher de déborder. Des essais ont montré que, de cette façon, les particules d'oxydes peuvent être extraites du bac de décantation 1 avec un taux d'humidité très faible et, à l'aide d'autres bandes convoyeuses, e1'eQ meuvent être dirigées sur des moyens d'évacuation ou moyens de transport sans aucun dispositif additionnel. En outre, ces essais ont montré qu'avec ce procédé, la teneur de l'eau en particules fines n'est pas plus élevée qu'avec un filtre à gravier classique. Il est donc ainsi possible d'avoir un circuit de refroidissement fermé et ne nécessitant pas un traitement complémentaire de l'eau prélevée dans le compartiment à eau pure 19. REVE# # I C Â T I O# S 1. Procédé de séparation d'un liquide des particules, principalement constituées par des oxydes de fer, entrainées dans des eaux de refroidissement d'aciérie, dans lequel ces particules sont introduites avec le liquide mis en circulation dans un premier étage de séparation constitué par une enceinte de captation dans laquelle les particules grossières sont séparées par gravité du liquide, et les particules fines sont soumises à une séparation ultérieure du liquide pour être conduites avec les particules grossières à un dispositif d'évacuation, caractérisé en ce que dans l'enceinte de captation se déplacent de façon continue des moyens de création de champ magnétique par lesquels les particules d'oxydes sont entrat- nées et extraites de l'enceinte, et, après avoir été extraites, sont évacuées pour permettre la réutilisation des moyens de création de champ magnétique, le liquide contenant encore des particules est retiré du caté de l'effluent du premier étage de séparation des particules grossières, soumis à une deuxième séparation, et le mélange de liquide et de particules fines issu de cette deuxième séparation est soumis à une séparation centrifuge complète, d'où les particules sont dirigées dans le champ magnétique, et le liquide est remis en circulation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules provenant de la séparation centrifuge sont directement dirigées dans le champ magnétique, et l'eau épurée obtenue après séparation des particules fines est réunie au courant d'eau chargé de particules fines, de façon que le débit du circuit de circulation soit maintenu constant indépendamment de l'apport d'effluent venant de la séparation des particules grossières. 3. Procede selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules sont introduites avec le liquide tangentiellement dans l'enceinte de captation en dessous d'une zone de liquide stabilisée. 4. Dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, ayant une enceinte de captation comportant des conduites d'alimentation et d'évacuation,reliée pour une part à des moyens d'évacuation des particules et pour une part à un appareil aval de préparatiai du liquide et de récupération des particules fines, laquelle est reliée d'autre part à une coaduite d'évacuation des particules fines reliée par ailleurs à un séparateur centrifuge aval en série, caractérisé on ce que # genceinte de captation est constituée par un bac de decantation, dont le fond est conique et convergent vers le bas, comprend à l'intérieur un moyen de transport suspendu comportant des moyens de création de champ magnétique, tournant en continu en passant sur des moyens de renvoi, et dont une partie dépassant hors de lten- ceinte de captation conduit a des moyens d'évacuation des particules extraites,et la surverse de l'enceinte de captation est reliée à l'installation de préparation du liquide de transport et de récupération des particules fines qui, après avoir été séparées dans un séparateur centrifuge, peuvent autre réintroduites dans le #ap iagnétique. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de transport est entouré par au moins un tube directeur qui comporte à son extrémité voisine du fond du bac de décantation un élargissement en forme d'entonnoir et qui, à son autre extrémité, dépasse à l'extérieur du bac. 6. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'autour du tube directeur est disposé un deuxième tube concentrique et une entrée pour le liquide chargé de particules débouche tangentiellement dans l'espace annulaire entre les deux tubes. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la conduite de retour du séparateur centrifuge débouche dans l'espace entre le moyen de transport et le tube directeur. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de création du champ magnétique sont des ai mentis permanents, le moyen de transport est une bande transporteuse et les aimants sont encastrés dans la bande transporteuse et affleurent à sa surface. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 8, caractérisé en ce qu'un racloir auquel se raccorde une surface inclinée en direction d'un moyen d'évacuation est disposé au point de renvoi supérieur du moyen de transport. 10. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'appareil de préparation est un réservoir intermédiaire avec deux compartiments séparés par des cloisons de séparation en communication hydraulique Ilo Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'une des cloisons de séparation va approximativement jusqu'au fond du réservoir intermédiaire et la cloison de séparation voisine est un barrage dirigé vers le haut 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 10, caractérisé en ce que le réservoir intermédiaire comporte à la fois une conduite de trop-plein et un dispositif régulateur de niveau. 13. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enceinte de captation comporte dans son fond une conduite d'évacuation et une conduite de débouchage. 14o Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que Sa vitesse d'une poulie d'entralnement du moyen de transport suspendu est réglable.