Brevet FR2306765A1 — publié le 19761105

L'invention est relative à une installation pour la récupération de matières pulvérulentes enrobées utilisées notamment en fonderie. L'invention concerne plus particulièrement une installation pour la récupération de sables enrobés et utilisés en fonderie dans les procédés connus sous le nom de tSHELL MOULDINGtt. On sait que le sable est enrobé de résine, notamment phénolique; après coulée du métal dans le moule en sable enrobé, le moule est brisé de telle sorte qu'on se trouve en présence de résidus de carapaces et de noyaux contenant la totalité du sable utilisé encore aggloméré à une quantité importante de résine imbrûlée. I1 arrive fréquemment que ces résidus et déchets soient déposés dans des terrains de décharge, ce qui crée un danger de pollution des eaux de ruissellement et des nappes souterraines, voisines de terrains de décharge. I1 peut en effet se produire un phénomène d'entrainement, par l'eau qui ruisselle, de la résine qui subsiste sur les matières pulvérulentes rejetées. La présente invention a pour but, surtout, de fournir une installation qui permet d'assurer une récupération aussi complète que possible des matières pulvérulentes en vue de leur réutilisation sur place, ce qui permet d'éviter d'importantes dépenses, notamment de manutention, et d'éviter les dangers de pollution évoqués précédemment. Selon l'invention, une installation pour la récupération de matières pulvérulentes enrobées par un produit d'enrobage, notamment une résine phénolique, est caractérisée par le fait qu'elle comprend une enceinte de calcination comportant des parois portées à une température supérieure à la température de vaporisation du produit d'enrobage, et des moyens pour faire circuler la matière pulvérulente sur ces parois, des moyens étant en outre prévus pour recueillir la matière pulvérulente à la sortie de l'enceinte de calcination. Avantageusement, ces parois comprennent des plaques inclinées sur l'horizontale et des moyens sont prévus pour amener la matière pulvérulente à la partie supérieure des plaques, de telle sorte que la gravité constitue le moyen pour faire circuler la matière pulvérulente sur les plaques. De préférence, les plaques sont disposées les unes audessus des autres et sont inclinées successivement en sens contre re de manière que la matière pulvérulente suive un trajet sinueuK De préférence encore, un tube de calcination, notamment à axe horizontal, est prévu à la partie supérieure des plaques, ce tube comportant intérieurement, un arbre rotatif portant des palettes, ledit tube étant chauffé extérieurement sur sa périphérie, la matière pulvérulente étant introduite à une extrémité de ce tube et progressant dans le tube sous l'action de l'arbre porte-palettes qui empêche la réagglomération des déchets. Le chauffage du tube de calcination et des plaques est avantageusement assuré par des brûleurs à gaz. Il peut aussi être obtenu électriquement. L'alimentation de l'enceinte de calcination avec les déchets de matière pulvérulente est assurée par un dispositif classique comportant des moyens pour débarrasser les déchets des parties métalliques et pour broyer ces déchets. L'enceinte de calcination comporte, à sa partie supérieure, un dispositif de brûlage complémentaire pour le traitement des gaz de combustion des brûleurs et des vapeurs du produit d'enrobage en vue de transformer complètement ces gaz et vapeurs en produits non toxiques, notamment en gaz carbonique, avant de les rejeter à l'atmosphère. Ce résultat est généralement atteint lorsque les gaz de combustion ont été portés à 6500C. Un échangeur récupérateur de chaleur est également prévu à la partie supérieure de l'enceinte de calcination pour réchauffer l'air, insufflé à la base de l'enceinte de calcination, avec les gaz brûlés provenant de cette enceinte et du dispositif de brûlage complémentaire. La matière pulvérulente débarrassée des déchets de produit d'enrobage est récoltée au bas de l'enceinte de calcination dans un dispositif refroidisseur, de préférence à lit fluidisé. De l'air de refroidissement est soufflé à la base de ce lit fluidisé et s'échappe, dans un dispositif de dépoussiérage, à une température voisine de celle du sable refroidi. Le cas échéant, le refroidissement peut être accéléré par pulvérisation d'eau ou serpentin de refroidissement noyé dans le lit fluidisé. Dans le cas d'une résine phénolique, les plaques et le tube de calcination sont portés avantageusement à une température de l'ordre de 4000C à 5000C. Le sable refroidi, à la sortie de l'installation de traitement, est tamisé pour l'élimination des fines. Avantageusement, la matière pulvérulente, à la sortie de l'installation de traitement, est maintenue à une température suffisante pour permettre le réenrobage de la matière; dans le cas d'un sable de fonderie et d'une résine phénolique, ce sable est maintenu à la sortie, à une température de l'ordre de 1O0'C. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en certaines autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation préféré décrit avec référence au dessin ci-annexé,mais qui n'est nullement limitatif. La figure I de ce dessin est une vue d'ensemble schématique de l'installation conforme à l'invention. La figure 2, enfin, est un détail, à plus grande échelle, de la figure 1. En se reportant aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, on peut voir une installation 1 pour la récupération de matières pulvérulentes utilisées notamment en fonderie. Ces matières pulvérulentes sont constituées notamment par du sable enrobé de résines,notamment phénolique. Du sable ainsi enrobé est utilisé couramment, en fonderie, dans les procédés connus sous le nom de "shell moulding". L'installation 1 comprend une enceinte 2 de calcination généralement constituée par une tour à axe vertical. Cette enceinte de calcination 2 comporte des plaques 3, notamment métalliques, portées à une température supérieure à la température de vaporisation du produit d'enrobage. Dans le cas d'une résine phénolique, la température de vaporisation de la résine est de l'ordre de 200 à 300 C. Les plaques 3 sont portées à une température de l'ordre de 4000C à 5000C. Comme visible sur la figure 1, les plaques 3 sont inclinées sur l'horizontale et sont maintenues,à une extrémité,sur la paroi de l'enceinte 2, à l'aide notamment d'une articulation 4 qui peut être bloquée. L'inclinaison des plaques 3 peut être ainsi réglée à la valeur désirée. Ces plaques sont disposées les unes au-dessus des autres et sont inclinées successivement en sens contraire de manière à former un zigzag, comme visible sur le dessin, de telle sorte que la matière pulvérulente suit un trajet sinueux, schématique ment représenté par les flèches. Les plaques 3 peuvent comporter de chaque côté des rebords 5 propres à retenir la matière pulvérulente et à canaliser son écoulement sur les plaques 3. En raison de l'inclinaison de ces plaques, la matière pulvérulente introduite à la partie supérieure de l'enceinte de calcination circule par gravité sur lesdites plaques. Un tube de calcination 6, de préférence à axe horizontal, est prévu.à la partie supérieure des plaques. Ce tube 6 s'étend transversalement dans la tour 2 à la partie supérieure de cette tour. Le tube comporte intérieurement un arbre rotatif 7 traversant les parois de la tour et supporté extérieurement par des paliers 8 fixés sur les parois de la tour. Des moyens 9 d'entraînement en rotation de l'arbre 7 sont prévus et constitués notamment par un moteur électrique et un dispositif de transmission. L'arbre rotatif 7 porte des palettes 10a, lOb solidaires en rotation de cet arbre 7 et s'étendant radialement jusqu'au voisinage de la surface intérieure du tube 6. L'arbre 7 est équipé, à un niveau donné dans le sens axial, de palettes 10a, lOb de deux types. Les palettes lOa, comme visible sur la figure 2, sont munies à leur extrémité radiale éloignée de l'arbre 7 d'une plaquette lla s'étendant vers la droite. Les palettes lOb sont munies par contre d'une plaquette llb s'étendant vers la gauche. Les palettes lOa, lOb qui se suivent, dans le sens longitudinal, occupent une meme position angulaire de telle sorte qu'un espace réduit subsiste entre les faces en regard des plaquettes lla,llb et entre l'extrémité des palettes et la paroi du tube.La rotation de l'arbre 7 et de ces palettes empêche la réagglomération des déchets de matière pulvérulente et permet, éventuellement,un ultime broyage de ces produits. En outre, la progression des matières pulvérulentes est assurée dans le tube 6 par la rotation de cet arbre 7. Le chauffage du tube 6 et des plaques 3 est assuré par des brûleurs à gaz 12 ou des éléments chauffants électriques. L'alimentation de l'enceinte de calcination 2 avec les déchets de matière pulvérulente est assurée par un dispositif classique A. Ce dispositif A comprend un convoyeur 13 à bande sans fin amenant les déchets dans un broyeur 14. A la sortie de ce broyeur, les déchets, sous forme pulvérulente, sont pris en charge par un autre convoyeur 15 à bande sans fin et passent sous un séparateur magnétique 16 propre à débarrasser les déchets des matières métalliques. Le convoyeur 15 verse la matière pulvérulente à la base d'un élévateur à godets 17. La matière pulvérulente est déversée, à la partie supérieure de cet élévateur 17, dans une trémie d'alimentation 18 de l'enceinte de calcination. A la partie inférieure de cette trémie lu est prévu un dispositif d'alimentation à vis sans fin 19 qui pénètre dans l'enceinte de calcination 2 et débouche dans cette enceinte au-dessus de l'entrée 20 du tube de calcination 6. La matière pulvérulente tombe alors par gravité dans ce tube 6. L'installation comprend également des moyens R pour recueillir la matière pulvérulente à la sortie de l'enceinte 2. Ces moyens de récupération R comprennent une goulotte 21 montée d'une manière semblable aux plaques 3, mais non chauffée par une rampe à gaz. Cette goulotte 21 se trouve à la partie inférieure de la tour de calcination et traverse la paroi de cette tour de manière à faire saillie vers l'extérieur par son extrémité 22. Cette extrémité 22 débouche dans une chambre d'un dispositif refroidisseur 23 à lit fluidisé. De l'air de refroidissement est soufflé par un dispositif 24 tel qu'une soufflante, à la base de ce lit fluidisé. L'air de refroidissement s'échappe à une température très voisine de celle du sable refroidi dans un dispositif de dépoussiérage 25. Le refroidissement peut être accéléré par pulvérisation d'eau, à la sortie de l'enceinte 2, à l'aide d'un dispositif 26 de pulvérisation. On peut en outre prévoir un serpentin de refroidissement, non montré, noyé dans le lit fluidisé ou toute autre disposition convenable permettant d'accélérer le refroidissement. A la sortie du dispositif de refroidissement 23, la matière pulvérulente refroidie passe dans un dispositif de tamisage 27 à tamis vibrant permettant d'éliminer les fines afin d'éviter des consommations excessives de résine lors d'une opération de réenrobage ultérieure du sable récupéré. L'air nécessaire à la combustion du gaz des brûleurs 12 et à la combustion du produit d'enrobage, notamment de la résine, est soufflé par un ventilateur 28 et est réchauffé dans un échangeur 29 par les gaz chauds sortant de l'enceinte 2 à la partie supérieure de cette enceinte, avant d'être introduits dans l'enceinte ou tour 2 au point le plus convenable; sur le dessin, on a représenté le cas où l'air est introduit à la partie inférieure de la tour 2 par une tubulure 30. Un dispositif de brûlage complémentaire formé par un brûleur 31, notamment brûleur à gaz, est prévu à la partie supérieure de la tour 2 pour assurer un traitement anti-pollution des gaz qui s'échappent de cette tour. Ce brûleur complémentaire 31 permet ainsi d'achever la combustion des gaz des brûleurs et des vapeurs des produits d'enrobage, notamment des vapeurs de résine. On obtient ainsi à la sortie 32 de l'ensemble de calcination, des gaz qui peuvent être considérés comme non toxiques et qui sont évacués à travers un dispositif de dépoussiérage 33, à l'atmosphère. Le fonctionnement de l'installation résulte clairement des explications précédentes sans qu'il soit nécessaire d'insister à ce sujet. La calcination des produits d'enrobage des matières pulvérulentes est obtenue par le chauffage de l'air intérieur de l'enceinte 2 et surtout des parois du tube 6 et des plaques 3. On obtient ainsi la combustion des résidus d'enrobage et la calcination totale des déchets. La température de la paroi du tube 6 est de l'ordre de 400 à 5O00C. La matière pulvérulente, à la sortie du tube 6, est pratiquement désenrobée à 90%, le dés enrobage complémentaire étant assuré par les plaques 3. Le tube 6 horizontal permet de réduire la hauteur de la tour de calcination 2 et les plaques 3 permettent d'assurer sur une distance relativement grande, dans un volume réduit, le traitement de finition pour ltenlèvement des produits d'enrobage qui subsistent à la sortie du tube 6. La combinaison du tube 6 horizontal et des plaques inclinées 3 permet donc d'obtenir une enceinte de calcination de dimensions relativement réduites. I1 est à noter que le dispositif de refroidissement 23 peut être agencé pour que la matière pulvérulente désenrobée recueillie à la sortie 27a du tamis 27 et propre à être réutilisée, soit à une température de l'ordre de 100 C. Ainsi, il n'est pas nécessaire de réchauffer totalement la matière pulvérulente pour procéder à son enrobage, par exemple avec une résine. Les produits pulvérulents à la sortie de l'enceinte 2, sont à une température de l'ordre de 3O00C à 4000C. Les plaques 3 chauffées sont portées à une température de l'ordre de 400'C. L'installation, une fois réglée, est à marche continue. Un appareillage de contrôle est prévu, notamment pour s'assurer que la température de calcination nécessaire est effectivement atteinte. L'invention permet donc d'assurer une récupération aussi complète que possible des matières pulvérulentes dans des conditions économiques, grace à une récupération maximale de la chaleur et une réutilisation immédiate du sable encore chaud, à la température convenable pour son réenrobage à chaud. En outre, les dangers de pollution sont réduits. -REVENDICATIONS 1.- Installation pour la récupération de matières pulvérulentes enrobées par un produit d'enrobage, utilisées notamment en fonderie,caractérisée par le fait qu'elle comprend une enceinte de calcination comportant des parois portées à une température supérieure à la température de vaporisation du produit d'enrobage, et des moyens pour faire circuler la matière pulvérulente sur ces parois, des moyens étant en outre prévus pour recueillir les matières pulvérulentes à la sortie de l'enceinte de calcination. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les parois comprennent des plaques inclinées sur l'horizontale et que des moyens sont prévus pour amener la matière pulvérulente à la partie supérieure des plaques, de telle sorte que la gravité constitue un moyen pour faire circuler les matières pulvérulentes sur les plaques. 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée par le fait que les plaques sont disposées les unes au-dessous des autres et sont inclinées successivement en sens contraire de manière que la matière pulvérulente suive un trajet sinueux. 4.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend un tube de calcination, notamment prévu à la partie supérieure des plaques, ce tube comportant intérieurement un arbre rotatif portant des palettes, ledit tube étant chauffé extérieurement, la matière pulvérulente étant introduite à une extrémité de ce tube et progressant dans le tube sous l'action de ltarbre porte-palettes qui empêche la réagglomération des déchets. 5.- Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'axe du tube de calcination est horizontal. t 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le chauffage des parois sur lesquelles circule la matière pulvérulente, notamment le chauffage du tube de calcination et des plaques, est assuré par des brûleurs à gaz. 7.- Installation, selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée par le fait que l'enceinte de calcination comporte, à sa partie supérieure, un dispositif de brûlage complémentaire pour le traitement des gaz de combustion des brûleurs et des vapeurs du produit d'enrobage en vue de transformer complètement ces gaz et vapeurs en produits non toxiques, notamment en gaz carbonique, avant de les rejeter à l'atmosphère. 8.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que l'enceinte de calcination comporte à sa partie supérieure un échangeur récupérateur de chaleur pour réchauffer l'air, insufflé à la base de l'encein- te de calcination, avec les gaz brûlés provenant de cette enceinte et du dispositif de brûlage complémentaire. 9.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif refroidisseur, prévu au bas de l'enceinte de calcination, pour récolter la matière pulvérulente débarrassée des déchets de produits d'enrobage, ce dispositif refroidisseur étant notamment à lit fluidisé. 10.- Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour la récupération de sables enrobés de résine phénolique, caractérisée par le fait que les parois sur lesquelles circule le sable sont portées à une température de l'ordre de 400eC à SOO'C, et que le sable débarrassé du produit d'enrobage est délivré à la sortie du dispositif refroidisseur, à une température de l'ordre de 100 C.