Brevet FR2364692A1 — publié le 19780414

Le procédé et le dispositif qui font l'objet de l'invention résultent des travaux de Monsieur Roger BLONDIN. Ils concernent l'élimination de couches de matières en général fortement adhérentes, fixées sur des pièces ou corps métalliques ou non, dont le poids unitaire ne dépasse généralement pas 'quelques kilos mais peut atteindre éventuellement quelques dizaines de kilos. Bien que tout a fait général, le procédé s'applique en particulier au nettoyage de morceaux métalliques auxquels adherent des couches de carbone et/ou de composés divers tels que des halogénures métalliques. C'est par exemple le cas du nettoyage des morceaux de fonte qui sont récupérés avec les restes d'anodes précuites qui ont été utilisées pour la production dlectrolytique de l'aluminium.Ces anodes comportent des logements dans lesquels pénètrent des tiges d'amenée de courant en acier et la liaison entre anodes et tiges est réalisée par coulée d'une certaine quantité de fonte. La forme des logements est conçue de façon a réaliser un bon contact électrique et une liaison mécanique aussi solide que possible entre l'anode de carbone et les tiges d'amenée de courant. Bans ce but, les logements comportent en général des sortes de cannelures ou indentations plus ou moins profondes dans lesquelles pénètre la fonte au moment de sa coulée. Pendant la période d'utilisation des anodes dans les cellules d'électrolyse, des projections de bain d'électrolyse liquide se produisent et viennent mouiller la surface supérieure de la fonte.Lorsque les anodes ont atteint un certain degré d'usure, elles sont démontées, puis les blocs de carbone qui sont encore solidaires des tiges d'amenée de courant sont brisés ; enfin les pieces moulées en fonte qui entourent chaque tige d'amenée de courant sont détachées de celles-ci également par des moyens mécaniques tels que presse ou cisaille qui provoquent la rupture de ces pièces en plusieurs morceaux. Pour pouvoir réutiliser ces morceaux de fonte, il y a intérêt à les séparer le plus complètement possible du carbone et des sels qui y adhèrent. Les fragments de carbone, en particulier e ceux qui sont logés dans les indentations de la fonte1 ne sont que difficilement détachables.On doit cependant se débarrasser de la plus grande partie de ce carbone avant refus in de la fonte pour éviter d'encrasser les fours et de carburer la fonte au-delà des limites acceptables. Les méthodes habituelles de sablage ou grenaillage permettent de nettoyer correctement ces morceaux de fonte mais ces méthodes ont une productivité relativement faible et consomment des quantités importantes de sable ou de grenaille. L'inventeur a eu l'idée de réaliser une sorte d'auto-nettoyage des pièces par des frottements et des chocs répétés de celles-ci entre elles. I1 fallait pour cela trouver le moyen de créer dans une charge de pièces à nettoyer des mouvements désordonnés suffisamment violents en ayant recours à des dispositifs aussi simples que possible et en minimisant l'abrasion et l'usure de ces dispositifs. I1 était souhaitable aussi de pouvoir séparer au fur et à mesure de leur formation les particules détachées dont l'accumulation réduit l'effica- cité du nettoyage.Des essais avaient montré qu'une agitation suffisante pouvait être obtenue en laçant les pièces à nettoyer à l'intérieur d'un récipient métallique rotatif.Ceci avait cependant pour inconvénient d'entraîner une usure portante de ce récipient dont les parois travaillaient dans des conditions conr parables à celles d'un broyeur à boulets. Pour éviter cette usure, les parois intérieures d'un tel récipient ont été revêtues d'une couche de caoutchouc : on a alors constaté de façon tout à fait inattendue que l'efficacité du nettoyage des pièces tétait nullement réduite, tandis que l'usure des parois du récipient et de son garnissage intérieur devenait quasi nulle. Une telle conception permettait aussi d'utiliser des récipients rotatifs de construction légère, tels que par exemple ceux qui sont utilisés pour la préparation du béton, au lieu de faire appel à des structures à parois très épaisses du genre de celles qu'on rencontre dans les broyeurs à boulets.Par ailleurs, pour permettre une séparation facile des particules détachées au cours du nettoyage, les parois du récipient sont de préférence percées d'un certain nombre de trous régulièrement répartis > dont le diamètre est tel que les morceaux de fonte ne peuvent pas les traverser, à l'exception éventuelle de quelques petits fragments, tandis que la plus grande partie des autres matières, détachées sous forme de particules par les chocs et les frottements d3s morceaux de fonte les uns sur les autres, ont des dimensions suffisamment faibles pour les traverser et s'échapper à l'exté- rieur. On evite ainsi la formation d'un lit de particules amortissant les chocs et l'efficacité de l'action d'auto-nettoyage des morceaux de fonte est ainsi maintenue pendant tout le temps de l'opération.L'expérience a montré que la garnissage de caoutchouca une durée de vie très longue grâce à une usure quasi négligeable ; de plus, il abaisse de façon remarquable le niveau de bruit en cours de fonctionnement. L'exemple non limitatif ci-après décrit un mode d'utilisation d'un dispositif suivant l'invention. La figure 1 est une vue en élévation d'un dispositif de nettoyage conr portant un récipient rotatif entraidé par un moteur. La figure 2 est une vue en coupe du récipient de la figure 1 montrant son garnissage de caoutchouc et les trous d'évacuation des particules détachées au cours du fonctionnement. Le récipient (1) est un cylindre en tôle d'acier de 5 mm d'épaisseur à axe horizontal. Il a un diamètre de 1400 mm et une longueur de 900 mm. Ce cylindre est fermé aux deux extrémités par des fonds en tôle soudée (2) et (3) munis de pivots reposant sur des paliers (4) et (5). Le moteur (6) peut entrainer en rotation le cylindre à une vitesse d'environ 10 tours/minute. Le cylindre présente une porte de chargement et déchargement (7) qui s'articule autour de charnières (3) et qui est maintenue en place par un dispositif de fermeture tel que (9). A I'intérieur du cylindre, quatre azotes radiales (10) en tôle d'acier d'environ 4 me d'épaisseur et 50 me de hauteur sont soudées à la paroi cylindrique parallèlement aux génératrices et également réparties le long de la circonférence.Les parois intérieures du récipient ainsi que les aretes radiales sont recouvertes d'une couche adhérente de caoutchouc (11) d'environ 25 mm d'épaisseur. La porte (7) est également recouverte d'une couche de caoutchouc (12) qui s'emboîte dans ltouverture de façon à réduire au minimum les solutions de conti nuité. Le collage de ces couches doit être effectué avec soin de façon à ne pas risquer de décollement en cours d'utilisation. Des trous tels que (13), (14) et (15) sont percés à travers la paroi cylindrique du récipient et aussi à travers la porte (7). Ces trous de 25 mm de diamètre à travers la tôle s'évasent vers I'intérieurc à travers la couche de caoutchouc pour éviter que celle-ci ne retienne élastiquement des grains partiellement engagés dans ces trous.Il y a au total 30 trous répartis régulièrement sur la paroi cylindrique. Pour effectuer le chargement, on oriente le cylindre de façon que la porte soit placée en haut en position ouverte. On effectue alors le remplissage, par exemple au moyén d'une trémie non représentée. La quantité de morceaux de fonte à nettoyer ainsi introduite est d'environ 700 kg. Après fermeture de la porte, le moteur (6) est mis en route et le cylindre tourne pendant environ 20 minutes. La charge est entraînée en rotation, en particulier par les arrêtes (10) puis s'éboule le long des parois, les pièces qui la constituent se heurtant constamnent ce qui provoque le détachement progressif des particules de carbone et de sels qui adhérent à la fonte.Ces particules sont peu à peu écrasées et passent à travers la charge jusqu'à la paroi puis la plus grande partie saoule à l'extérieur à travers les trous. Après environ 20 minutes, la charge est substantiellement nettoyée et la rotation du recipient est arrêtée. On ouvre la porte (7) et on fait tourner le cylindre de façon que l'ouverture soit en position basse et que la charge puisse s 'écouler par gravité, par exemple, dans une trémie de stockage non représentée. La fonte ainsi traitée peut ensuite être refondue et réutilisée dans d'excellentes conditions. Les quantités de carbone qui y adhérent encore ne dépassent pas 5 4;en poids. Un cycle opératoire dure environ 30 mn Le dispositif qui vient d'être décrit permet donc de traiter environ 12 tonnes de morceaux de fonte en 8 heures. L'exemple qui vient d'être donné ne constitue qu'un mode de mise en oewre de l'invention. Il est bien évident que la nature de la charge, la forme et les dimensions du récipient utilisé, pour la traiter et les méthodes d'agitation de la charge à l'intérieur du récipient peuvent varier dans de très larges limites. En ce qui concerne la charge, le procédé convient pour le traitement de pièces ou corps de toute nature, homogènes ou hétérogènes, auxquels sont liées mécaniquement plusieurs phases, dont l'une au moins est suseeptible d'être réduite en particules de petites dimensions sous l'action de chocs multiples des pièces ou corps entre eux. Dans certains cas, l'action auto-nettoyante des pièces ou corps peut être insuffisante si leur densité est trop faible, ou l'adhérence des couches qui doivent être éliminees trop grande. On peut alors envisager d'incorporer à la charge une certaine proportion de pièces ou corps de caractéristiques déterminées en vue d'accelerer l'opération.Il pourra s'agit par exemple de billes métalliques ou de pieces métalliques du genre de celles utilisées dans les broyeurs à boulets. On peut envisager aussi d'employer au lieu de métal des composés durs naturels ou synthétiques tels que des galets, des grès ou des quartz concassés ou non etc. Le récipient utilisé pour agiter la charge peut être de formes très diverses, En général, les formes de révolution conviennent le mieux. On peut bien souvent utiliser des appareils existants tels que ceux qui sont- couramment utilisés pour la préparation du béton. Ces appareils ont de plus l'avantage de présenter une ouverture latérale de chargement et déchargement qui peut s' orienter vers le haut ou vers le bas, et qu'il n'est donc pas nécessaire d'obturer pendant le fonctionnement, ce qui accélère d'autant le cycle opératoire. La couche de caoutchouc qui doit revêtir les parois internes est accrochée par des méthodes bien connues de l'homme de l'art. De nombreuses qualités de caoutchouc naturel ou synthetique donnent des résultats satisfaisants. On peut utiliser auss-i certains revêtements plastiques ayant des caractéristiques d'élasticité et de souplesse qui les rapprochent des caoutchoucs tels que certains polymères genre butadiène - styrène. D'une façon générale, la couche caoutchouteuse doit permettre d'amortir les chocs et doit résister à l'abrasion et aux efforts tranchants grâce à sa souplesse. Les méthodes d'agitation de la charge à l'intérieur du récipient peuvent être diverses. Les plus simples font appel à la rotation du récipient autour d'un axe qui est le plus souvent son axe de symétrie. On peut cependant utiliser des récipients d'autres formes par exemple cubiques ou polyeriques tournant par exemple autour d'une diagonale. Dans beaucoup de cas, il y a intérêt à fixer sur les parois intérieures des récipients rotatifs des arêtes de retenue permettant de soulever une partie de la charge afin de faire ensuite retomber celle-ci ce qui renforce le phénomène d'auto-nettoyage. On peut envisager aussi d'employer des recipients fixes à l'intérieur desquels des dispositifs tels que des bras mobiles mettent la charge en mouvement. Ces dispositifs peuvent éventuellement être aussi revêtus de caoutchouc.Ces dispositifs peuvent être animés de mouvements de types divers : rotation continue ou interrompue, rotation alternative dans un sens ou dans l'autre, translation et/ou combinaison de ces différents mouvements. D'une façon générale, il faut entretenir dans la charge des mouvements assez rapides pour que les pièces ou corps à nettoyer se heurtent les uns les autres avec suffisamment d'intensité pour que le phénomène d'auto-nettoyage se produise.Comme il a été dit plus haut ce phénomène d'auto-nettoyage peut dans certains cas être renforcé par l'introduction dans la charge d'une certaine quantité de pièces ou corps dont les caractéristiques physiques sont telles qu'elles ont une action mécanique particulièrement efficace pour accélérer le décollement et la fragmentation des couches qu'il s'agit d'eliminer. Les caractéristiques de ces pièces ou corps qui sont ajoutes à la charge doivent être choisies de façon à pouvoir être séparés facilement d'avec la charge une fois l'opération de nettoyage terminée. La dimension et le nombre de trous percés dans les parois des récipients doivent être déterminés en fonction de la nature des corps ou pièces à traiter et de la nature des matières qu'il s'agit de séparer. Il faut que ces trous aient un diamètre suffisant pour laisser passer ces matières une fois décol lées et fragmentées, sans laisser passer des quantités notables de pièces ou corps constituant la charge. Dans le cas du nettoyage de morceaux de fonte tels que ceux qui ont été décrits des diamètres de 20 à 25 mm donnent des résultats satisfaisants. Il est de toute façon préférable de pratiquer des trous de diamètres relativement élevés, de façon à éviter le bouchage par les petits fragments. Enfin les poussières fines qui passent à travers les trous peuvent être captées par tout moyen convenable bien connu de l'homme de l'art, tel qu'un dispositif d'aspiration équipé d'un filtre. REVENDICATIONS 10) Procédé de nettoyage de pièces ou corps métalliques ou non permettant de séparer substantiellement une ou plusieuU matières qui adhérent à ces pièces ou corps, caractérisé en ce que les pièces ou corps sont agités à l'inte- rieur d'un récipient de façon à provoquer de très nombreux chocs ou heurts des pièces entre elles, les parois internes de ce récipient étant revêtues d'une couche de matière élastique telle que du caoutchouc naturel ou synthetique qui est en contact avec la charge. 20) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le récipient comporte un certain nombre de trous dont le nombre et les dimensions sont déterminés de façon à permettre l'élimination progressive des matières ou phases qui se détachent des pièces ou corps à la suite des chocs ou heurts qu'ils subissent. 3 ) Procédé suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'agitation des pièces ou corps est effectuée par rotation du récipient. 4 ) Dispositif permettant de réaliser le procédé suivant la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le récipient revêtu à l'întérieur d'une couche de matière élastique telle que du caoutchouc naturel ou synthétique, qui contient les pièces ou corps à traiter, a une forme de révolution et peut tourner autour do son axe entraîné par un moteur et en ce que la paroi de ce récipient comporte des trous qui la traversent de part en part. 50) Dispositif suivant la revendication 4 caraetérisé en ce que le récipient est pourvu d'une ouverture latérale proche d'une des extrémités de l'axe de rotation,cet axe pouvant subir des déplacements angulaires limités dans un plan vertical, de part et d'autre de l'horizontale, de façon à orienter l'ouverture vers le haut ou vers le bas pour permettre le chargeront et le dechar- gement.