Brevet FR2410507A1 — publié le 19790629

La présente invention se rapporte à un procédé et à une installation pour séparer par voie mécanique des matières ayant des dimensions relativement grandes et des laitiers contenant de l'aluminium, par un concassage et un tamisage sélectifs, plus precisement, des laitiers contenant de I1 aluminium, et dont la teneur en aluminium varie entre des limites étendues pouvant aller de 1 à 99 %. Dans de nombreux procédés métallurgiques, on obtient une grande variété de produits (laitiers, clinkers, etc.) constitués par des fragments ayant des dimensions relativement grandes et qui représentent un mélange de granules métalliques liés mécaniquement à des inclusions non-métalliques. On traite ces produits en les soumettant à des opérations de désintégration, de concassage, de broyage et de tamisage. Toutefois, les procédés et les installations actuels présentent les inconvenients suivants Les concasseurs tombent facilement en panne et on manque de procédés pomrréaliser la séparation sélective voulue, à quoi s'ajoute qu'il se produit souvent un surbroyage des particules métalliques qui se traduit par des pertes considérables de métal. C'est ainsi, par exemple, que lors de la fusion d'alliages d'aluminium secondaires une grande quantité de laitiers se séparent, ces derniers contenant un pourcentage élevé d'aluminium sous la forme d'inclusions et d'oxydes. On sait que les procédés actuels de traitement sont du type "par voie sèche" et que la plupart d'entre eux impliquent un broyage des laitiers contenant de l'aluminium dans des broyeurs autogènes du type "Aerofall", qui reçoivent le laitier en discontinu par lots qui sont ensuite concassés pendant 8 à 10 heures. Pendant cette période de temps, on alimente le broyeur avec de l'air chauffé à 800C dans un réchauffeur approprié, afin de sécher complètementle lelaitier. On alimente aussi le broyeur avec des billes d'acier de 80 à 120 mm de diamètre. Le produit fin ainsi obtenu est séparé en continu par un tamis, monté dans la partie cylindrique du broyeur. Pour séparer le produit pulvérisé, on utilise de puissants aspirateurs comprenant des soufflantes et des filtres du type manchon". On evacue périodiquement le produit résultant contenant l'aluminium du broyeur, ce qui oblige à arrêter celui-ci, à sortir l'aluminium métallique conjointement avec les billes d'acier, puis à le tamiser sur une grille spéciale, afin de séparer les billes qui sont finalement réintroduites dans le broyeur. Bien quant le plus récent, ce procédé -ainsi que les autres d'ailleursn'est pas parfait et présente les ineonvénients fondamentaux suivants Le procédé exige un séchage complet du laitier et opère en discontinu il nécessite de puissants moyens de dépoussiérage joints a un système sophistiqué il se produit des pertes importantes d'aluminium métallique dans la poudre et dans les fines oxydes résultant de l'évacuation périodique du produit préparé ; la pureté des fines produites n'est pas satisfaisante, ce qui nuit à leur utilisation ; on est obligé de séparer les billes d'acier à la fin de chaque cycle et de les réintroduire dans le broyeur et, enfin, la mecanisation et l'automatisation du procédé se heurtent à de nombreuses difficultés. Les procédés par voie humide universellement connus ne sont utilisés que pour ce qu'il est convenu d'appeler les "laitiers d'aluminium salins" (c'est- à-dire, ayant une faible teneur en aluminium métallique - jusqu'a 20 % ; dont les particules ne dépassent pas 8-10 mm et qui ont une forte teneur en sels). Le but de ces procédés est de dissoudre et de régénérer les sels contenus dans les laitiers salins. Les inconvénients des procédés salins connus sont les suivants Leur domaine d'applications est relativement restreint ; il n'y a aucun moyen pour séparer les fractions métalliques et non-métalliques (oxydes); le produit d'aluminium impur n'est pratiquement pas utilisable ; etc. Parmi les équipements connus pour séparer par voie mécanique des matières ayant de grandes dimensions, on peut citer les tamis rotatifs, qui ne permettent qu'un classement à des dimensions prédéterminées avec un broyage insignifiant du composant plus faible, à quoi s ajoute que dans certains équipements à tamis rotatif, différents accessoires supplémentaires doivent être prévus, tels que des nervures, des chaînes, etc. Ces accessoires ne permettent que d'améliorer la mixtion de la matière, d'élever sa qualité et de renforcer son auto-broyage et son concassage-qui est loin d'être complet. Il existe aussi des broyeurs à barres, mais qui ne permettent que de broyer différentes matières dont les dimensions sont normalement comprises entre 40 et 60 mm et, mieux entre 10 et 15 mm. Le principal inconvénient de ces installations est le broyage incomplet des matières traitées, à quoi s'ajoute qu'il est relativement difficile d'évacuer les grands morceaux. De plus, les broyeurs à barres sont pratiquement incapables d'assurer un broyage sélectif ou un classement des matières traitées. Le but de la présente invention est de fournir un procédé et une installation pour séparer par voie mécanique des matières ayant des dimensions relativement grandes, notamment des laitiers contenant de l'aluminium, par des opérations simultanées de concassage et de tamisage de caractère multilatéral, ctestà-dire, qui assurent la séparation mécanique des produits minéraux de grandes dimensions des procédés métallurgiques, tels que les laitiers, les clinkers, etc... et qui permettent plus précisement de traiter toutes sortes de laitiers d'aluminium, secsasalés, etc... en apportant ainsi un moyen pour traiter en continu et pour utiliser de manière complexe les matières traitées, assurant ainsi une bonne s#a- ration sélective et une haute qualité des produits obtenus, le procédé étant entièrement mécanisé avec une bonne probabilité qu'il puisse être complètement automatisé. Le procédé selon l'invention pour séparer par voie mécanique des matières de grandes dimensions et, en particulier, des laitiers contenant de l'aluminium est caractérisé en ce qu'on soumet les matières et les laitiers a un concassage- et à un tamisage mécaniques sous un arrosage intensif d'eau, afin de séparer les grandes fractions (métalliques) des petites fractions (oxydes). Lorsque des inclusions ferreuses sont présentes dans la fraction (métallique) lavée, on soumet celle-ci à une séparation par voie magnétique des composants ferreux, suivie d'un séchage. Quand il s'agit de laitiers contenant de l'aluminium, on procède au séchage de cette fraction par des moyens autogènes, l'aluminium métallique produit étant soumis à un traitement métallurgique consistant en une refus ion. On soumet aussi la fine fraction comprenant les oxydes, qui a été séparée par le tamisage, à une séparation magnétique pour la débarrasser de ses éléments ferreux, après quoi, on la déshydrate et on la sèche. Dans le cas des laitiers contenant de l'aluminium, on procède au séchage d'une manière autogène, puis on soumet le produit à un traitement chimique. L'eau separée pendant la déshydratation de la fraction fine peut, après avoir été débarrassée des boues, être recyclée ou bien-si elle contient des sels-, peut être soumise à un traitement d'extraction approprié de ceux-ci. L'installation conforme à l'invention comprend un corps cylindrique, contenant trois chambres, dont l'axe est incline, la première et la troisième chambres se composant de plusieurs plans lamellaires, la direction des lamelles etant parallèle à la direction du mouvement de la matière. Cette disposition évite l'obstruction des ouvertures, tout en assurant une sélectivité appropriée du tamisage. Les dimensions des ouvertures sont relativement petites - s'échelonnant entre 2 et 5 mm-,mais les dimensions maximales de la matière et du laitier introduit aux fins de séparation peuvent s'élever jusqu'a 300 mm. Dans la pratique, on ne connaît aucune installation offrant un tel rapport entre les dimensions de la matière et les ouvertures des-lamelles, notamment, un rapport supérieur à 100. La seconde chambre, qui occupe la moitié environ de la longueur du tambour a une surface intérieure cylindrique lisse et présente - à l'une de ses ex trémités (à ltextrémité inférieure en eonsidérant la direction du mouvement de la matière) - un disque perforé ayant une large ouverture centrale. La chambre contient de 3 à 10 barres métalliques et le disque perforé assure un meilleur passage des petites particules, évitant ainsi le surbroyage. Le disque est aussi destiné à tenir les barres de concassage à l'intérieur de la chambre.Ainsi, seul le broya ge des inclusions minérales relativement peu dures, etest-à-dire, de la fraction contenant les oxydes, s'effectue sans concassage des particules plus grandes qui sont plus dures, c'est-à-dire, de la fraction minérale, Aux particularités principales de cette installation toute entière, on peut ajouter qu'en modifiant l'inclinaison de l'axe longitudinal de celle-ci, on peut régler la vitesse de concassage et, par conséquent, la productivité, à une valeur prédéterminée. L'avantage du procédé et de l'installation de l'invention est qu'ils assurent un concassage et un tamisage sélectifs des produits des procédés métallurgiques, des minéraux, etc... et permettent d'obtenir des quantités supplémentaires de métaux et d'autres matières premières, avec un faible investissement, tout en assurant une séparation efficace de l'aluminium métallique, des autres composés d'aluminium et au#tres, en permettant aussi d'obtenir des produits d'aluminium et de fer de haute qualité, Les avantages du procédé et de l'installation de l'invention sont les suivants : ils ont un domaine d'applications étendu, étant capables d'assurer le traitement de différentes matières contenant des composants ayant différentes duretés, de traiter des produits métallurgiques et certains minéraux, d'assurer le retraitement de toutes sortes de laitiers d'aluminium (secs, salins, etc.) contenant de l'aluminium métallique et, en outre, ils offrent la possibilité d'un procédé technique continu et d'une utilisation complexe des matières séparées mécaniquement et des laitiers d'aluminium. Ce procédé, qui est applicable au retraitement des laitiers d'aluminium, assure la dilution des sels et leur régénération en utilisant l'effet exothermique pour sécher les produits d'aluminium. L'installation assure la séparation mécanique des matières de grandes dimensions par des opérations simultanées de concassage et de tamisage. Elle présente une structure compacte, garantissant ainsi des économies considérables dans le domaine du transport, de l'installation, du travail et de la consommation d'énergie, avec un résultat technique, technologique et économique final sensiblement supérieur aux résultats offerts par ces trois chambres, si on les considérait comme appartenant à des appareils et/ou à des éléments independants. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexe, dans lequel - les figures 1 et 2 sont des organigrammes illustrant les différentes étapes du procédé selon l'invention ; - la figure 3 est une vue de face d'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé ; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne Y-Y de la figure 2 ; et, - la figure 5 est une vue en plan de cette installation. L'installation comprend un corps cylindrique ou un tambour 1 renfermant trois chambres I, Il et III. Entre les chambres Il et III est interposé un élément perforé tel qu'une grille 4. Le tambour 1 est entouré de deux roues 2 et d'une couronne dentée 3. Les roues 2, qui comportent un bandage, reposent sur quatre galets libres 5, tandis que la couronne dent6e.est entraînée par un moteur électrique 7 au moyen d'un réducteur de vitesse 6. Les galets 5, le réducteur 6 et le moteur 7 sont montés sur un châssis 8. Les produits A traversant le tamis sont évacués par des couloirs 9 et 10, tandis que les refus B sont évacués par une gouttière 11. Le fonctionnement de cette installation est le suivant - La matière AB destinée à être traitée est introduite dans la chambre I du tambour 1 dont l'axe est légèrement incliné dans la direction d'écoulement de celle-ci. Sous l'effet du mouvement de rotation de cette chambre, il se produit un tamisage préliminaire de la fraction fine des matières de départ. Les matières plus grosses sont transférées dans la chambre Il, qui contient de 3 à 10 barres d'acier. Le poids et le diamètre de ces barres sont calculés pour ne pas rebroyer les grandes particules - respectivement en métal -, mais pour seulement concasser les inclusions non-métalliques ou plus tendres, ceci étant réalisé par un léger mouvement en cascade des barres dans la matière. La matière ainsi traitée traverse ltélément perforé ou la grille 4 et gagne, par son ouverture centrale, la chambre III. Dans cette chambre a lieu, en fait, la séparation finale de la fraction fine et des fragments plus grands, ces derniers constituant, par conséquent, les refus. La fraction fine, ayant traversé le tamis est évacuée par les couloirs 9 et 10, tandis que les refus sortent par la gouttière 11. Les exemples qui suivent, qui n'ont bien entendu aucun caractère limitatif, feront mieux comprendre les particularités de l'invention. Exemple 1 - On introduit dans l'installation un lot de 100 tonnes de laitiers d'aluminium sec, dont les morceaux ont jusqu a 200 mm, en vue de procéder à une séparation consistant à un concassage et un tamisage sélectifs sous un intense arrosage d'eau, afin de séparer la fraction métallique de la fraction contenant les oxydes. On soumet la fraction métallique à une séparation magnétique ce qui permet d'obtenir, d'une part, 56 tonnes d'un produit contenant de l'aluminium métallique dont les dimensions sont comprises entre +3 et#-250 mm, et qui a une teneur en aluminium de 82 %, et 14 tonnes de déchets de fer, dont les dimensions sont comprises entre +3 et -250 mm et contenant 78 % de fer. On soumet la fraction oxydée séparée, sous la forme d'une suspension, à une séparation magnétique qui a pour résultat de produire une tonne de fins déchets de fer de 3 mm, contenant 66 % de fer. On déshydrate la fraction oxydée qui a été débarrassée du fer dans un classeur en spirale, ce qui donne 26 tonnes d'oxydes d'aluminium dont les dimensions sont comprises entre -3 et +0,08 mm avec une teneur en aluminium de 63 %. On soumet l'eau séparée des oxydes à une épuration mécanique ce qui permet d'obtenir 3 tonnes de boue (oxyde) d'aluminium de 0,08 mm et ayant une teneur en aluminium de 31 %. On utilise les produits ainsi obtenus de la manière suivante - L'aluminium métallique est utilisé pour produire des gueuses ; les déchets de fer, y compris les déchets fins, sont utilisés comme matière première dans la sidérurgie ; l'oxyde d'aluminium, y compris celui des boues est utilisé pour la fabrication de sulfate d'aluminium industriel et enfin, les eaux résiduaires sont utilisées en circuit fermé, c'est-à-dire, sont recyclées dans le procédé. Exemple 2 On introduit dans l'installation un lot de 100 tonnes de laitiers d'aluminium salins aux fins de séparation mécanique par un concassage et un tamisage sélectifs sous un arrosage intense d'eau, ce dont résulte une séparation des fractions métalliques et oxydées et de solutions salines. On soumet la fraction métallique à une séparation magnétique qui donne deux produits, notamment, 7 tonnes d'aliminium métallique dont les dimensions sont supérieures à 3 mm et ayant une teneur en aluminium de T8 %, et 6 tonnes de déchets de fer de plus de 3 mm ayant une teneur en fer de 80 %. On soumet la fraction oxydée séparée, sous la forme d'une suspension, à une séparation magnétique qui produit 0,5 tonnes de petites déchets de fer de moins de 3 mm et ayant une teneur en fer de 64 %. On déshydrate la fraction oxydée débarrassée du fer dans un classeur en spirale, ce qui donne, environ 3,5 tonnes d'oxydes d'aluminium de 3 mm ayant une teneur en aluminium de 58 %. On soumet la solution saline (solution aqueuse saline) résultant de la séparation des oxydes à une purification pour la débarrasser de ses impuretés magnétiques, puis on la soumet à une cristallisation afin de récupérer les sels, selon les procédés classiques. On utilise les produits obtenus de la manière suivante - L'aluminium métallique est utilisé pour produire des gueuses ;les déchets de fer sont utilisés comme matière première dans la sidérurgie ; les oxydes d'aluminium sont utilisés pour produire du sulfate d'aluminium industriel, tandis que les eaux salines servent à la production de sels. Le rendement du procédé dépend de la nature des laitiers d'aluminium traiter. BEVENDICATIONS 1. Procédé pour séparer par voie mecanique des matières ayant des dimensions relativement grandes et plus particulierement des laitiers contenant de l'alu- minium, caractérisé en ce qu'il consiste a soumettre lesdites matières a un concassage mécanique et sélectif et a un tamisage sous un arrosage intensif d'eau, en soumettant la fraction ayant des dimensions relativement grandes, séparée par le lavage, a une séparation magnétique suivie d'un séchage, et en soumettant la fraction fine, séparée par tamisage, aussi a une séparation magnétique suivie d'une déshydratation et d'un retraitement, tandis qu'on soumet l'eau a une opération d'extraction des sels. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps cylindrique incliné axialement (1) renfermant trois chantres, les chantres I et III dudit corps ayant des surfaces lamellées, la direction des lamelles étant parallele a la direction d'écoulement de la matiere, tandis que la chambre Il présente un disque perforé (4) l'une de ses extrémités. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le disque perforé (4) présente une large ouverture centrale, tandis que la chambre Il du corps (1) a une surface intérieure cylindrique et lisse, ladite chambre contenant de 3 a 10 barres métalliques.