Brevet FR2372647A1 — publié le 19780630

Dans certaines industries, on procède à des filtrations à grande échelle. Ainsi, dans l'industrie de l'amiante-ciment, on est amené à filtrer des suspensions diluées d'amiante et de ciment de façon à obtenir des gâteaux d'amiante-ciment. Il est important de connattre les paramètres spécifiques liés aux caractéristiques physico-chimiques des matières premières de façon à pouvoir déterminer à l'avance, en fonction de ces caractéristiques, les qualités du gateau formé, notamment son épaisseur, sa porosité, sa perméabilité et son coefficient de rétention en liquide. La réalisation d'un appareil de filtration permettant de déterminer les paramètres spécifiques ci-dessus, qui soit sensible et permette d'obtenir des résultats reproductibles, indépendants du laboratoire et de l'opérateur, pose un certain nombre de problèmes. Il est en particulier difficile de définir l'instant initial exact de la filtration, le filtrat commençant normalement à stécou- ler immédiatement par gravité, dès que la suspension est mise en place sur le filtre r la détermination de l'instant exact de la fin de la filtration est également difficile. La présente invention a pour objet un appareil de filtration qui permet de déterminer les caractéristiques d'une suspension constituée par un liquide contenant une poudre et/ou des fibres, et résoud les problèmes exposés ci-dessus. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un récipient divisé en deux compartiments par un élément de filtrage, constitué par exemple par du papier filtre, et des moyens commandés par des électrovannes pour introduire un gaz sous une pression réglable dans chacun de ces compartiments ou pour mettre ce compartiment à l'atmosphère. Lors du chargement des matières à filtrer dans le compartiment supérieur de l'appareil, on introduit du gaz sous pression dans son compartiment inférieur. Ce gaz empêche le liquide de traverser par gravité l'élément filtrant Lorsqu'on veut procéder à la filtration, on actionne les électrovannes de façon à mettre simultanément sous pression le compartiment supérieur et à l'atmosphère le compartiment inférieur La détente dans ce compartiment inférieur et la mise sous pression simultanée de la suspension déclenchent la filtration dont l'instant initial est ainsi parfaitement connu. Compte tenu du pouvoir de rétention d'eau considérable du gateau formé et variable en fonction de ses concentrations en matière solide, on recueille un volume de filtrat nettement inférieur à la quantité de liquide de départ ; de plus, vers la fin de l'opération, l'écoulement lent et incertain tend à faire intervenir la compressibilité du gåteau. Pour remédier à cette difficulté, on peut déterminer conventionnellement la fin de la filtration par l'instant précis où le volume de filtrat recueilli atteint un pourcentage donné, par exemple 80%,.#u volume de liquide initial. A cet effet, l'appareil peut comporter un compteur de temps déclenché lors de l'actionnement des électrovannes et un mesureur de volume arrêtant le compteur quand le volume filtré atteint une valeur donnée. La pression du gaz admis dans le compartiment inférieur doit être relativement faible, par exemple de l'ordre de 3 à 5 millibars. La pression du gaz admis dans le compartiment supérieur doit être notablement plus élevée de l'ordre de 100 à 300 millibars. En faisant varier cette pression, on peut déterminer son influence sur le temps de filtrage. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de 11 appareil selon l'invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure 1 est une vue en coupe du récipient de filtrage La Figure 2 en est une vue éclatée, en perspective La Figure 3 montre le montage du récipient de la figure 1. Tel qu'il est représenté au dessin, l'appareil de filtration selon l'invention comprend une cellule 1 qui est ouverte à sa partie inférieure et peut être obturée par un collecteur tronconique 2, la cellule et le collecteur étant de préférence en une matière transparente telle que le "Plexiglass". Des moyens de verrouillage 3 permettent de fixer le collecteur 2 de manière étanche sous la cellule 1. Un disque filtrant 4, par exemple en papier filtre, reposant sur un disque perforé 5 et maintenu par une bague 6, est fixé entre la cellule et le collecteur. Les perforations du disque 5 sont déterminées de façon à empêcher la pénétration du liquide dans le collecteur 2 lorsque celui-ci est relié à une source de gaz sous pression, comme indiqué plus loin. Une goulotte d'introduction 7 de la suspension à filtrer débouche dans la partie supérieure de la cellule 1. Par ailleurs, celle-ci contient une turbine de malaxage 8 dont l'arbre 9 traverse de manière étanche la paroi supérieure de la cellule et est reliée à l'arbre de sortie d'un groupe moto-réducteur 10. Comme on le voit plus particulièrement à la figure 3, la cellule 1 est reliée par une conduite 11 à une source de gaz neutre sous pression 12, par l'intermédiaire d'un régulateur-détendeur 13 et d'une électrovanne 14. Cette dernière est, par ailleurs, reliée à un conduit d'échappement 15 et à un récipient de réserve 16, celui-ci étant relié à la conduite 11 par l'intermédiaire d'une électrovanne 17. De son cavé, le collecteur 2 est relié à l'électrovanne 14 par une conduite 18 sur laquelle est interposé un deuxième détendeur 19. La base du collecteur 2 est reliée à un tube de sortie 20 sur lequel est interposée une électrovanne 21. Sous le tube 20 se trouve une éprouvette 22 munie d'un suiveur-de niveau 23 à déplacement vertical. Ce suiveur de niveau comprend un tube 24 en communication, à sa partie inférieure, avec l'éprouvette 22, un ensemble qui est formé d'une source lumineuse 25 et d'une cellule photo-électrique 26 disposée de part et d'autre du tube 24 et est porté par un support 27 mobile verticalement, la tension fournie par la cellule 26 commandant un moteur qui assure la montée du support 27, de façon que le faisceau lumineux suive le niveau du liquide dans le tube 24. Le suiveur de niveau 23 comprend également un potentiomètre commandé par le déplacement vertical du support 27 et fournissant ainsi en 28 un signal représentant le niveau du liquide dans l'éprouvette 22, donc le volume du liquide ayant filtré, un tachymètre mesurant la vitesse de montée du support et fournissant ainsi en 29 un signal représentant le débit instantané de liquide ayant filtré, et un chronomètre qui est déclenché par l'actionnement des électrovannes 14 et 21 et arrêté quand le support 27 du suiveur actionne un contact électrique réglable disposé en haut du tube 24 de telle sorte que le volume filtré atteint une valeur égale à 80% du volume du liquide de la suspension. Pour utiliser l'appareil qui vient d'être décrit, on remplit la cellule 1 avec le produit à filtrer se trouvant dans un volume donné de liquide tout en introduisant du gaz comprimé dans le collecteur 2 par la conduite 18, à une pression relativement faible de l'ordre de 5 millibars, les vannes 14 et 17 mettant à l'atmosphère la cellule 1. Puis on agite les produits à filtrer en mettant en marche le moteur 10. Quand les produits à filtrer sont bien agités, on déclenche la filtration, ce qui s'obtient simplement en actionnant simultanément les électrovannes 14 et 17. Le collecteur 2 est mis à l'atmosphère alors que la pression dans la cellule 1 est portée à une valeur relativement élevée de l'ordre de 100 à 300 millibars. La détente dans le collecteur et la mise en pression de la suspension entraident immédiatement la filtration. On peut alors mesurer et enregistrer notamment le volume de filtrat recueilli en fonction du temps fourni par le signal recueilli en 27, le débit instantané du filtrat fourni par le signal en 28, le temps de filtration TF, celui-ci étant compté jusqu'à l'instant précis où le volume de filtrat recueilli atteint 80% du volume d'eau initial, et le débit instantané à la fin du temps de filtration, le régime devenant alors presque stationnaire. Ces enregistrements, notamment la valeur maximale du débit instantané, traduisent l'évolution du débit d'écoulement en fonction du colmatage, puis de la formation du gâteau. La valeur du débit instantané au temps TF est une valeur caractéristique de la perméabilité du gâteau à cet instant. Le temps de filtration TF est d'autant plus faible que la pression PF dans la cellule 1 est plus grande, cette pression pouvant être réglée par de détendeur 13. Lorsque cette pression est comprise entre 100 et 300 millibars, le temps de filtration est lié à la pression PF par une relation qui, en représentation semi-logarithmique, est de la forme TF = A log PF + B Les valeurs des coefficients A et B varient avec la composition de la suspension, la nature de ses constituants, et la surface spécifique de ces derniers. L'appareil selon l'invention permet de déterminer ces valeurs avec une précision beaucoup plus grande que les appareils usuels. Il va de soi que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. Revendications 1. Appareil de filtration pour la détermination des caractéristiques d'une suspension constituée par un liquide contenant une poudre et/ou des fibres, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient divisé en deux compartiments par un élément de filtrage, constitué par exemple par du papier filtre, et des moyens commandés par des électrovannes pour introduire un gaz sous pression réglable dans chacun de ces compartiments ou pour mettre ce compartiment a' l'atmosphère. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression du gaz pouvant être admis dans le compartiment intérieur est de l'ordre de 3 à 5 millibars. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression du gaz pouvant être admis dans le compartiment supérieur est de l'ordre de 100 à 300 millibars. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de filtrage est constitué par une feuille de papier filtre reposant sur une plaque perforée dont les perforations sont propres à empêcher la pénétration du liquide dans le compartiment inférieur du récipient pendant la mise en pression de celui-ci. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un compteur de temps déclenché lors de l'actionnement des électrovannes et un mesureur de volume de liquide ayant filtré arrêtant le compteur quand ce volume atteint une valeur donnée, par exemple 80% du volume du liquide de la suspension. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un récipient auxiliaire recevant le liquide passant dans le compartiment inférieur du récipient principal et en ce que le de de Erolume est constitué par un suiveur de niveau associé au récipient auxiliaire. 7. Appareil selon. la revendication 6, caractérisé en ce que le suiveur de niveau comprend un potentiomètre fournissant un signal indiquant le niveau et ainsi représentatif du volume de liquide ayant filtré. 8. Appareil selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le suiveur-de niveau comporte un tachymètre mesurant la vitesse de montée du niveau et fournissant ainsi un signal représentatif du débit instantané de liquide ayant filtré. 9. Appareil selon la revendication 5 et l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le compteur de temps est arrêté quand le signal fourni par le suiveur de niveau indique que le volume du liquide ayant filtré a atteint une valeur donnée.