Brevet FR2306751A1 — publié le 19761105

La présente invention concerne un procédé et un appareillage pour la production de granules métalliques et, plus précisément, de granules présentant une forme régulière qui se rapproche autant que possible de la forme sphérique. On sait en effet que de nombreux procédés chimiques et électrochimiques mettent en oeuvre de telles particules métalliques, comme par exemple la purification des solutions zincifères par un lit fluide de granules de zinc tel que décrit dans la demande de brevet italien n 68929 A/73 déposée le 28 juin 1973 par la Demanderesse. I1 est connu de fabriquer des particules métalliques sensiblement sphériques par pulvérisation ou "atomisation" de métal , mais cette méthode est coûteuse puisqu'elle fait appel à du métal fondu. Aussi l'un des buts de l'invention est-il de fournir un procédé permettant l'obtention de telles particules a un prix de revient nettement inférieur a celui résultant de l'utilisation de procédés classiques. Ce but est atteint dans le procédé de l'invention, selon lequel on fabrique ces particules métalliques à partir de résidus et de crasses de fusion. En effet, la valeur marchande de tels produits de départ est normalement réduite ce qui permet d'abaisser considérablement le prix de revient des granules. D'autre part, on sait que les crasses de fusion, comme leur nom l'indique, viennent former une couche a la surface des bains métalliques liquides et contiennent des gouttelettes métalliques enrobées d'oxyde. C'est ainsi que, dans la fabrication du zinc, les cathodes obtenues par électrolyse sont soumises à une refus ion qui donne naissance à une couche de crasses contenant des gouttelettes de zinc. Diverses méthodes ont été utilisées pour traiter les crasses de fusion en vue de séparer de leur couche d'oxyde les particules -métalliques qu'elles contiennent. Selon ces méthodes connues, les crasses sont envoyées dans un broyeur à marteaux ou dans un broyeur cylindrique avec balayage d'air ou encore elles sont soumises à un lavage chimique, mais aucun de ces procédés ne permet d'obtenir des particules qui se rapprochent de la forme sphérique et dont la surface soit suffisamment propre. Aussi un autre but de l'invention est-il de fournir un procédé pour produire, à partir de résidus et de crasses de fusion, des particules métalliques sensiblement sphériques dont la surface soit assez propre pour qu'elles puissent être utilisées dans les applications évoquées plus haut. Ce but, et d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints au moyen du procédé de fabrication de granules métalliques selon l'invention, dans lequel on soumet des résidus et/ou des crasses de fusion à un broyage, on les introduit à travers une fente calibrée dans un dispositif de classification dans lequel on crée une dépression et une circulation d'air, et on extrait les granules métalliques au début dudit dispositif de classification, tout en les soumettant à un balayage à contrecourant par de l'air extérieur aspiré par ladite dépression. En outre, selon ce procédé, la quantité des granules obtenues et leur qualité, c'est-à-dire essentiellement leur granulométrie, sont commandées en agissant sur la valeur de la dépression et de la circulation d'air dans le dispositif de classification. Ces paramètres dépendent notamment des dimensions géométriques de la fente calibrée et des caractéristiques du dispositif qui crée la dépression, et en particulier de sa vitesse de rotation s'il s'agit d'un aspirateur ou d'un dispositif analogue. D'autre part, un but de l'invention est également de fournir un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé cidessus qui soit simple dans sa construction et dans son fonctionnement, de façon à ne pas grever exagérément le prix de revient des granules produits, et qui permette d'agir aisément sur la granulométrie du produit obtenu. Selon l'invention, cet appareillage comprend en combinaison : un dispositif d'alimentation en produit à traiter un broyeur à marteaux dont la grille est remplacée par une fente, ce broyeur étant en communication avec le dispositif d'alimentation ; un conduit de classification sensiblement horizontal en tête duquel débouche ce broyeur ; un filtre monté à l'autre extrémité du conduit de classification ; des moyens pour maintenir une dépression et une circulation d'air à l'intérieur du conduit de classification ; et au moins une trémie à contrecourant d'air montée en amont sur le conduit, cette trémie étant destinée à l'extraction des granules métalliques obtenus. On comprend aisément que, dans ce dispositif, l'air circulant à travers le conduit de classification y pénètre par la trémie d'extraction des granules, ce qui a pour effet d'empêcher à cet endroit le dépôt d'oxyde sur le métal et ainsi d'obtenir des granules métalliques "propres", les parties oxydées plus légères étant entraînées par le courant d'air vers le conduit de classification. Dans un mode particulier de réalisation de cet appareillage, les moyens pour maintenir une dépression et une circulation à l'intérieur du conduit de classification comprennent un aspirateur monté à l'aval du dispositif, c'est-à-dire à la sortie du filtre. De préférence, cet aspirateur est du type à vitesse de rotation réglable, ce qui permet, comme on l'a indiqué plus haut, d'agir sur la quantité et/ou la qualité des granules produits. En outre, il est clair que l'on peut aisément réaliser un asservissement de cette vitesse de rotation, par exemple à la dépression au niveau de la trémie d'extraction à contre-courant d'air. Quant au dispositif d'alimentation en produit à traiter, il peut comprendre, successivement, un tamis et une trémie qui est alimentée par le produit traversant le tamis et qui débouche dans le broyeur à marteaux modifié selon l'invention. En outre, le conduit de classification, de préférence à section variable, peut comporter d'autres trémies en aval de celle, à circulation d'air à contre-courant, qui sert à l'extraction des granules. Ces trémies, munies'de vannes rotatives étanches, servent à extraire un produit intermédiaire qui contient à la fois du métal pur et des parties oxydées, et qui peut être retraité. A la sortie du dispositif, le filtre, qui est de préférence un filtre à sacs du type couramment appelé "bag-house permet de recueillir des fines que l'on peut par exemple envoyer au grillage. Enfin, la tremie circulation d'air à contre-courant qui sert à extraire les granules métalliques peut déboucher sur un crible, à deux toiles par exemple, qui permet de réaliser la classification granulométrique des granules produits. La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard de la figure annexée qui représente, de manière schématique, la dispositif de récupération qui est l'un des objets de l'invention. Les crasses de fusion qui constituent le produit de départ pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention peuvent être traitées au préalable dans un broyeur rotatif ! balayage d'air, non représenté. Qu'elles aient été ainsi soumise à un broyage ou non, on obtient une partie métallique dont les grains présentent une forme irrégulière et qui se trouve mélangée avec une certaine quantité de fines. C'est ce produit que l'on introduit, par exemple au moyen d'une vis sans fin, à l'entrée (1) de l'appareil représenté sur la figure. Après passage dans un conduit vertical ascendant (2), le produit à traiter est soumis en (3) à un tamisage qui permet d'en séparer la fraction la plus grossière (4), laquelle est renvoyée vers la fusion. Le reste (5) est repris dans une trémie (6) qui alimente un broyeur à marteaux (7) modifié selon l'invention. Plus précisément, le broyeur (7) est un appareil de type classique, mais dans lequel on a substitué à la grille que l'on rencontre habituellement dans ce genre de dispositif, une fente (8) dont la largeur et la longueur sont calculées de façon à obtenir le débit et la vitesse d'air nécessaires à la classification ultérieure. Ce point sera précisé plus loin, mais il convient déjà de remarquer ici que le rôle de la fente (8) est, entre autres, de permettre la sortie vers l'aval d'un produit de granulométrie nettement plus étendue que si l'on avait conservé la grille classique. En outre, le broyeur (7) proprement dit n'a pas ici une fonction prépondérante de broyage, mais bien plutot un rôle d'écaillage de la partie oxydée qui recouvre les particules du produit de départ, étant entendu qu'il a également pour fonction d'arrondir les granules métalliques contenus dans ce produit. Après son passage à travers la fente (8) du broyeur (7), le produit est entrainé,sous l'effet de la dépression créée par un aspirateur (10) qui est situé à l'extrémité aval du dispositif,à travers un conduit horizontal de classification (9) à section croissante dont la hauteur décroit faiblement, mais dont la largeur croit fortement. Sous le conduit (9), est montée tout d'abord une trémie d'extraction (11) à circulation d'air à contre-courant d'où sortent en (12) les granules métalliques arrondis et débarrassés de leur couche d'oxyde. On comprend que l'air extérieur est aspiré de bas en haut à travers la trémie (11) sous l'effet de la dépression qui règne dans le conduit de classification (9). Cet air circulant à contre-courant entralne les parties légères oxydées et empêche que de l'oxyde se dépose à cet endroit sur le métal, ce qui permet d'obtenir des granules "propres". Selon les nécessités, une ou plusieurs autres trémies (13) dont trois ont été représentées sur la figure, sont disposées en aval du conduit (9) pour recueillir en (14), après extraction au moyen de vannes rotatives étanches, un produit qui contient du métal fin et des parties oxydées et qui peut être retraité, totalement ou partiellement, de la manière qui vient d'être décrite. Ces trémies étant étanches, elles n'influent pas sur la circulation dtair à travers la trémie (11) d'extraction des granules. Le conduit horizontal (9) débouche en aval dans un filtre à sacs (15) du type dit "bag-house" qui permet de recueillir à sa partie inférieure, en (16), des "fines", que l'on peut, par exemple, envoyer au grillage. Enfin, les granules métalliques obtenus en (12) peuvent être passés sur un crible (17), à deux toiles par exemple, ce qui permet de réaliser leur classification granulométrique en fonction des besoins. I1 est clair que la qualité de ces granules dépend dans une large mesure de la vitesse et du délai de l'air qui traverse de bas en haut la trémie (11). A leur tour, ces paramètres dépendent notamment de la géométrie de la fente (8) dont est muni le broyeur (7) et de la vitesse de rotation de l'aspirateur (10). Ainsi on pourra, par exemple, choisir une fente (8) correspondant à une valeur moyenne pour les granules obtenus, la vitesse de rotation de l'aspirateur (10) étant ensuite ajustée en fonction de la qualité finale que l'on veut obtenir. Les spécialistes en la matière comprendront aisément qu'il est d'ailleurs facile d'asservir la vitesse de l'aspirateur à la qualité du produit, le maintien d'un point de consigne pouvant être automatisé sans difficulté.Ainsi, on peut reporter le point de consigne, c'est-à-dire la valeur que l'on souhaite donner à la dépression à la sortie de la trémie d'extraction, sur un micro: manomètre à contacts électriques relié à cette trémie, tout écart par rapport au point de consigne réglant la vitesse de l'aspirateur (10) à travers un servo-mécanisme de type classique. En ce qui concerne le contrôle de la qualité et de la quantité des granules produits, il faut encore noter que les deux paramètres essentiels pour cette opération sont, d'une part, le temps de séjour moyen des granules dans le broyeur et, d'autre part, le balayage d'air au niveau de la première trémie (11) Pour le premier point, il est clair que, plus on réduit la largeur de la fente (8) du broyeur (7), plus on prolonge le temps de séjour des granules qui sont obligés rester dans le broyeur jusqu'à ce qu'ils aient atteint la taille correspondant à la fente. Sur le second point, on comprend que le balayage d'air à contre-courant dans la première trémie (11) ramène dans le conduit de classification (9) les parties oxydées et les granules métalliques, cet entraînement étant proportionnel à la vitesse de l'air de balayage. I1 résulte de ce qui précède que le dispositif de l'invention permet de maîtriser complètement la qualité des granules produits. L'exemple suivant donne les caractéristiques et le mode de fonctionnement d'un appareillage selon l'invention, étant bien entendu qu'il s'agit là simplement d'un mode particu lier de réalisation qui ne saurait limiter en rien la portée de l'invention. Toutefois, il permettra aux spécialistes en la matière d'appliquer aisement ses enseignements et de calculer les caractéristiques d'une installation adaptée à leurs besoins particu liers. EXEMPLE Les caractéristiques de l'appareil peuvent être résumées de la manière suivante 10) Broyeur modifié (7) : il s'agit d'un broyeur à quatre marteaux tournant à 4.000 tours/minute. I1 est entraîné par un moteur de 2 C.V. et la puissance absorhée est de l'ordre de 1,5 C.V. 20) Conduit de classification (9) - Section à la sortie du broyeur (7) : OtC30m2 0,03Cm2 - Section à la fin de la trémie (11) : 0,032m - Section à l'entrée du filtre (15) : 0,152m2 - Hauteur à la fin de la première trémie (11) 250 mm. - Largeur à la fin de la première trémie (11) 130 mm. - Hauteur à l'entrée du filtre (15) : 200 mm. - Largeur à l'entrée du filtre (15) : 760 mm. - Longeur depuis la fin de la première trémie (11) : 1200 mm. - Hauteur de la première trémie (13) : 250 mm. - Hauteur de la deuxième trémie (13) : 400 mm. - Hauteur de la troisième trémie(13) : 450 mm. 30) Filtre à manches en tissu (15) : sa surface 2 utile. est d'environ 4,5 m 3 40) Le débit total d'air est de 180 Nm3/heure, cependant que le débit d'air de lavage traversant la première 3 trémie (11) est de 22 Nm /heure. La dépression créée par l'aspirateur (10), mesurée à l'extrémité de la première trémie (11; est égale à 8 mm d'eau. Cela étant, on traite dans l'appareil qui vient d'être décrit des crasses issues de la fusion de cathodes de zinc, que l'on a préalablement débarrassées de la fraction grossière par tamisage. Au cours de l'essai, on traite 65,0 kg de crasses par heure de travail et on obtient en (12) 43,1 kg de métal extrait de la trémie (11). On recueille en outre 21,9 kg de fines à l'extrémité inférieure (16) du filtre à manches (15), le produit extrait des trémies (14) étant recyclé dans la trémie (6). Pour les crasses de départ, le métal obtenu et les fines, on détermine le pourcentage en poids, la composition granulométrique et la teneur en chlore. Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau ci-dessous. I 1 Composition granulométrique (8) Poids Teneur en Crasses d'ali- 1 mentation 100,0 8,7 17,0 17,0 15,0 42,3 i 4.130 Métal 66,3 4,5 18,7 23,2 22,2 31,4 524 Fines 33,7 - - - 3,6 96,4 11.225 On constate que le rendement en métal récupéré et la granulométrie de ce produit sont excellents. En considérant maintenant l'efficacité de l'élimination de la fraction oxydée, on peut l'obtenir à partir de la teneur en chlore qui est une grandeur significative, compte tenu de la matière utilisée au cours de l'essai. I1 suffit pour cela de diviser la teneur en chlore de la fraction fine par celle des crasses de départ, après pon dération au moyen des proportions respectives de ces deux sortes de produit. On obtient ainsi une efficacité égale à (llr225 x 0,337) : (4.130 x 1,000) = 0,916 soit une efficacité rapportée en pourcentage égale à 91,6 %. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication de granules métalliques, caractérisé par le fait que l'on soumet des résidus et/ou des crasses de fusion à un broyage, on les introduit à travers une fente calibrée dans un dispositif de classification dans lequel on crée une dépression et une circulation d'air, et on extrait les granules métalliques dans la partie amont dudit dispositif de classification, tout en les soumettant à un balayage à contre-courant par de l'air extérieur aspiré par ladite dépression. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on commande la qualité et/ou la quantité des granules produits en agissant sur la valeur de ladite dépression et de ladite circulation d'air. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2 prises séparément, caractérisé par le fait qu'il comprend, en combinaison : un dispositif d'alimentation en produit à traiter; un broyeur à marteaux dont la grille est remplacée par une fente calibrée, ledit broyeur étant en communication avec ledit dispositif d'alimentation; un conduit de classification sensiblement horizontal en tête duquel débouche ledit broyeur; un filtre relié à l'autre extrémité dudit conduit de classification; des moyens pour maintenir une dépression et une circulation d'air à l'intérieur dudit conduit de classification; et une trémie d'extraction des granules à circulation d'air à contre-courant montée en amont sur ledit conduit de classification. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens pour maintenir une dépression et une circulation d'air à l'intérieur dudit conduit de classification comprennent un aspirateur monté à la sortie dudit filtre. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit aspirateur est du type à vitesse de rotation réglable et qu'il est asservi à la granulométrie des granules produits. 6. Dispositif selon les revendications 3 à 5 prises séparément, caractérisé par le fait sue ledit dispositif d'alimentation en produit à traiter comprend un tamis et une trémie qui est alimentée par le produit traversant le tamis et qui débouche dans ledit broyeur a marteaux. 7. Dispositif selon les revendications 3 à 6 prises séparément, caractérisé par le fait que ledit conduit de classification comprend au moins une trémie de sortie de produit mixte munie d'une vanne rotative étanche et montée en aval par rapport à ladite trémie d'extraction des granules. 8. Dispositif selon les revendications 3 à 7 prises séparément, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif de criblage monté a la sortie de ladite trémie d'extraction des granules. 9. Dispositif selon les revendications 3 à 8 prises séparément, caractérisé par le fait que ledit conduit de classification présente une section fortement croissante entre la sortie dudit broyeur à marteaux et l'entrée dudit filtre. 10. Dispositif selon les revendications 1 à 9 prises séparément, caractérisé par le fait que ledit filtre est un filtre à sacs du type "bag-house" et qu'il est muni à sa base d'un dispositif de récupération des fines.