Brevet FR2445186A1 — publié le 19800725

PROCEDE ET CHARGE EXPLOSIVE NOTAMMENT POUR ENLEVER DES DEPOTS DANS DES TUYAUTERIES ET APPAREILS CHIMIQUES. La présente invention concerne un procédé applicable notamment à I'enlè- vexent de dépotes dans des tuyauteries et appareils chimiques, et suivant lequel on répartit plusieurs charges unitaires qu'on fait exploser, l'invention concernant également une charge explosive qui comporte une enveloppe, de pré férence cylindrique, qui est remplie d'une matière explosive. Dans les dispositifs technologiques intervenant dans des fabriques d'alumine fonctionnant d'après le procédé Bayer, par exemple dans des autoclaves, des échangeurs de chaleur, des évaporateurs de saumure, des décanteurs de Dorr et dans les tuyauteries, on ne peut éviter une séparation de substances à partir de la bauxite ou de ses solutions basiques, lesdites substances etant principalement formées d'hydrosilicates d'aluminium-sodium qui se-dé- posent progressivement sur les parois des appareils. Ces dépits ont naturellement une influence de plus en plus perturbatrice sur le rendement des dispositifs technologiques. Un premier procédé, qui est encore très repandu à l'heure actuelle, pour enlever ces dépôts, consiste à utiliser de la main d'oeuvre pour détacher les dépôts ou couches agglomérées en operant par percussion ou cognement et à évacuer les déchets ainsi séparés. Ce processus opératoire se traduit cependant, d'une part, par un travail exrtrèmement difficile et dangereux pour les ouvriers et, d'autre part, par une réduction importante de production. Pour remédier à ces inconvénients, on a expérimenté différents procédes, parmi lesquels on peut citer des procédés chimiques où on opère par traitement acide ou basique, des procédés physiques où on opère par abrasion ou par séparation électromagnétique, ainsi que des procédés mixtes faisant intervenir une combinaison des procedés précités. Ces tentatives n'ont, cependant, pas eté satisfaisantes et il n'a pas eté possible d'enlever complètement les dépôts formes. Ces derniers temps, on a cherché à utiliser de plus en plus des procédés faisant intervenir des charges explosives, comme décrit dans la demande de brevet en République Fédérale d'Allemagne mise à l'inspection publique sous le No. 2 601 237. a solution adoptée a consisté initialement à opérer par éclatement de l'enveloppe sur les tronçons endommagés et à remplacer, les tuyauteries pourvues d'une enveloppe en béton. L'essentiel du procédé consiste en ce qu on fixe un cordon détonateur au moins sur une partie de l'enveloppe cylindrique à faire éclater et en ce qu'on provoque ensuite l'explosion du cordon.Conformément à la demande de brevet précité, il est en outre prévu un dispositif d'explosion dans lequel le cordon détonateur est inséré entre deux couches élastiques et fixées ensemble, l'enveloppe ainsi formée pouvant être fixée à l'aide d'une fermeture à glissière sur la périphérie de l'enveloppe de tuyau. Bien qu'on puisse enlever avec ce dispositif également des dépôts, son inconvénient essentiel consiste, cependant, dans une limitation d'application, car il convient exclusivement pour faire éclater des dépôts exterieurs, c'està-dire qu'il ne peut pas être appliqué à la plupart des appareils intervenant dans l'industrie chimique. Un autre inconvénient de la solution précitée consiste en ce qu'on doit fabriquer et tenir en stock, pour chaque diamètre d'appareil, des dispositifs d'explosion individuels relativement compliqués. Du point de vue des appareilsà nettoyer, on se heurte à l'inconvénient essentiel qui consiste en ce que l'énergie de la matière explosive placée sur la surface du dépôt ne peut être utilisée qu'avec un mauvais rendement; pour autant, cependant, qu'on puisse faire intervenir une assez grande charge d'explosif, on court alors le risque d'endommagement de l'appareil ou de l'environnement. L'invention a pour but de résoudre le problème d'une manière permettant d'opérer en un temps court, avec efficacité et cependant sans mettre en danger l'appareil et l'environnement. Ce problème est résolu selon l'invention en ce que la matière explosive est incorporée aux dépôts. Dans la suite, le procédé sera décrit de façon détaillee par examen du processus d'explosion.Indépendamment du fait que, dans cette description détaillée, on se référera au nettoyage d'un décanteur de Dorr dans une fabrique d'alumine, il va de soi que le procédé selon l'invention permet d'enlever des dépôts existant sur les parois intérieures ou extérieures des dispositifs utilisés dans tous domaines de l'industrie chimique. Des études effectuees sur des décanteurs du type précité ont montré qu'il existait, au bout d'une certaine période de fonctionnement, des dépôts d'une épaisseur de 5 à 25 cm sur l'enveloppe ou virole et sur le fond de l'appareil. Dans ce dépôt, on perce à l'aide d'une perceuse appropriée, des trous en forme d'alvéoles, répartis suivant un motif quelconque, par exemple suivant un réseau carré de 60 x 60 cm, en opérant perpendiculairement, ou approximativement perpendiculairement, au plan tangent correspondant de la paroi de l'appareil, et on loge dans lesdites alveoles les charges explosives qui vont être décrites dans la suite. La quantité de matière explosive intervenant dans la charge est determinée par un calcul pyrotechnique. classique en fonction de la nature de la matière et de l'épaisseur des dépôts et, en outre, des valeurs caractéristiques de résistance de appareil en question. On peut ajuster le profil des charges explosives par variation du diamètre, notamment en fonction de la longueur de la virole, entre les valeurs limites les plus favorables. Les charges explosives pourvues dJune capsule d'amorçage et reliées à un cordon détonateur sont logées dans les alvéoles, ce qui permet de réaliser un réseau explosif correspondant aux conditions existantes, puis on fait-éclater les charges. Les morceaux de dépôt qui sont décollés sont ensuite avantageusement évacués de l'appareil à l'aide de jets d'eau à haute pression. La durée de l'opération de nettoyage, et surtout la disposition des charges explosives, est fonction de la surface à nettoyer; dans le cas de decanteurs de Dorr utilisés dans des fabriques d'alumine, cette opération peut être réalisée en 1 à 2 heures. Dans un mode avantageux d'application du procédé selon l'invention, on peut encore réduire ce temps opératoire, qui est cependant déjà extrêmement faible par comparaison au procéde antérieur de nettoyage. Conformément à la présente invention, on place des tubes à intervalles déterminés à côté de la virole de l'appareil en question, avant la mise en service,oubien après un nettoyage. On remplit avantageusement ces tubes d'un liquide, notamment d'eau, dans le cas de décanteurs Dorr, et on les obture à leur partie inférieure et à leur partie supérieure de façon provisoire, par exemple à l'aide de tampons. A cet égard, il est à noter qu'on peut utiliser également des tubes en forme d'éprouvettes, c'est-à-dire des tubes formés à leur partie inférieure. Au bout d'un temps de fonctionnement déterminé, ces tubes sont recouverts d'une couche de tartre. Lors du nettoyage, on enlève le tampon supérieur et on introduit une quantité déterminée d'explosif dans le tube, puis on ferme le tube et on peut alors provoquer l'explosion de la manière décrite ci-dessus. Dans cette variante du procédé, on peut utiliser, soit simplement un explosif, soit la charge explosive selon l'invention. Dans le dernier cas, les tubes peuvent, après mise en place de l'explosif et avant obturation, etre remplis de liquide. L'avantage du procédé utilisé pour enlever des dépôts le long d'une virole réside dans les économies de temps réalisées grâce à la suppression des opérations d'exécution des alveoles destinés à recevoir les charges. Du fait que les tubes sont disposés suivant des génératrices du dépôt considéré, dans le sens géométrique, comme une surface, il est également possible d'utiliser directement des explosifs classiques. L'énergie de l'explosif qui est réparti sur une longueur relativement grande ne met absolument pas en danger l'appareil, bien que la direction de propagation de cette énergie ne soit pas délimitée comme dans le cas de la charge explosive selon l'invention, La caractéristique essentielle de la charge explosive selon l'invention consiste en ce que la matière explosive est délimitée dans la charge, au moins à un plan frontal de l'enveloppe, par une surface incurvée coupant l'axe géométrique de l'enveloppe, de préférence, par le côte convexe d'une surface hémisphérique de rayon D/2 désignant le diamètre intérieur de l'enveloppe cylindrique. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et de la figure jointe, données à titre illustratif mais non limitatif. La figure unique represente une vue en coupe d'une charge explosive conforme à la présente invention, et dont l'enveloppe 2, de préférence constituee par un tube en matière plastique, est remplie d'une quantité, determinée par le calcul, d'une substance explosive 3, par exemple de la poudre ou un cordon detonateur. Dans l'extrémité inférieure, en considérant le dessin de lienveloppe 2, il est prévu un embord creux 4, emboîté de manière serrée et qui est obturé à sa partie supérieure par le côte convexe d'une partie hémisphérique 5 tournée vers la substance explosive 3. La surface de la partie hémisphérique 5 qui entre en contact avec la substance explosive 3 rejoint la surface extérieure de l'enveloppe 4 par un bord qui s'applique, dans la charge explosive, sur la surface intérieure de l'enveloppe 2. Ainsi, dans le sens geo- métrique, les surfaces se rejoignant le long dudit bord comportent une tangente commune, c'est-a-dire que les rayons de la partie hémisphérique 5 et de l'enveloppe 2 sont identiques ou approximativement identiques. A cet égard, il est à noter que la charge explosive 1 selon l'invention peut egalement être réalisée de manière que la substance explosive 3 soit délimitée par le côté convexe de la surface hémisphérique de rayon D/2 formee d'une piece, à la maniere d'une éprouvette, avec l'enveloppe 2, D désignant le diamètre intérieur de cette enveloppe 2. Le cas échéant, en prolongeant l'enveloppe 2 le long du côté concave de la surface hémisphérique, on peut former une autre cavité. Cette variante est évidemment plus simple, du point de vue de la construction, que la structure représentée sur la Figure 1 mais,-en pratique, il est cependant plus avnatageux d'utiliser cette dernière structure car, dans ce cas, il suffit de découper un simple tube. Dans le cadre de la présente invention, il est possible que l'enveloppe 2 comporte également une section droite autre que circulaire, par exemple une section carrée; cependant, il faut alors, soit relier une piece de transition à l'enveloppe 2, soit obturer cette enveloppe 2 à l'aide d'une surface courbe ayant une configuration différente de la forme hémisphérique. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 1, l'autre côté de l'embout creux 4 est ouvert, et on-forme sur sa paroi une collerette 6 qui vient s'appliquer contre la surface frontale de l'enveloppe 2 et dont le diamètre extérieur n' est pas plus grand que celui de l'enveloppe 2. L'embout creux 4 est obturé, dans ce cas, à'aide d'un chapeau 7 mis en place sur l'enveloppe 2. A la place du chapeau 7, on pourrait naturellement envisager d'autres solutions; par exemple, on pourrait engager dans l'embout creux 4 un bouchon convenablement adapté, ou bien adopter un mode de réalisation dans lequel l'embout creux 4 serait constitué par une pièce profilée, fermee de chaque côté, et réalisée, le cas échéant, sous forme d'une pièce moulée pleine en matière expansée. L'air emprisonné à l'intérieur de l'embout creux 4, ou bien la mousse de matière plastique qui est introduite en cours de fabrication ou ultérieurement, garantissent de la même manière l'action désirée, à savoir que l'éner- gie d'explosion est propagée en majeure partie dans une zone orientée perpendiculairement à l'axe géométrique de l'enveloppe 2. L'enveloppe 2 est obturée à sa partie supérieure à'aide d'un chapeau 8 pourvu d'un siège de capsule d'amorçage. Sur le dessin, on n'a représenté ni la capsule d'amorçage, ni le cordon détonateur aboutissant au dispositif de commande dtexplosion. Lorsqué la capsule d'amorçage et le cordon détonateur doivent être protégés contre un agent conducteur d'électricité, par exemple, contre la boue, on peut fixer sur-le col, avantageusement conique, du chapeau 8, une tubulure 10. A cet égard, il est à noter qu a son extrémité supérieure, la charge explosive 1 peut également être obturée par un élément remplaçant le chapeau 8 et comportant une surface hémisphérique, telle que celle de l'élément décrit ci-dessus; dans ce cas, de même que lorsqu'on utilise un chapeau 8 ne comportant pas de siège pour la capsule d'amorçage, cette dernière doit évidemment êtremiseen place d'une autre manière. Enfin, il est à noter que, dans le cas où une pluralité d'enveloppes 2 ont dejà eté découpées, compte tenu de la charge prévue de substance explosive, et lorsque, exceptionnellement, il s'avère necessaire de faire intervenir une plus grande énergie d'explosion, par exemple du fait qu'un tube placé le long de l'enveloppe doit être rempli pour le nettoyage, on peut augmenter à volonté la longueur de la charge explosive 1 à partir des élé- ments préfabriqués décrits ci-dessus. Dans ce cas, la tubulure 10 de la charge explosive 1 représentée sur le dessin est obture à sa partie superieure à l'aide d'un autre chapeau 8 auquel on vient relier une autre enveloppe 2 dans laquelle on dispose, à la place de l'embout creux 4, à nouveau un chapeau 8, afin de réaliser un ensemble explosif ayant la longueur désirée. Dans ce cas, on peut évidemment également remplir d'explosif les tubulures 10. L'avantage de la structure selon l'invention réside dans l'efficacité et la rapidité d'enlevement des dépôts et, en outre, dans la simplicité d'adaptation aux conditions existant dans les différents appareils à nettoyer. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limite aux mdoes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour enlever des dépôts formés sur des parois de tuyauteries et d'appareilsde l'industrie chimique, suivant lequel on met en place des charges unitaires explosif et on les fait exploser, procédé caractérisé en ce qu'on introduit la substance explosive dans les dépôts. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on perce dans les dépôts, le long de la paroi, de préférence du fond de l'appareil inte ressé, des alvéoles orientés perpendiculairement ou approximativement perpendiculairement au plan tangent correspondant de ladite paroi, et on loge des charges explosives dans lesdits alvéoles. 3,- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose le long de l'enveloppe d'un appareil donné, avant la mise en service ou apres le nettoyage, des tubes de préférence remplis de liquide et obturés provisoirement au moins à leur extrémité superieure, et en ce que, après que les dépôts qui viennent les recouvrir ont atteint une épaisseur détermin9e, on met en place une substance explosive à l'intérieur desdits tubes et on obture à nouveau leurs extrémités. 4.- Procedé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, après mise en place de la substance explosive, on complète le remplissage desdits tubes en y introduisant à nouveau des liquides. 5.- Charge explosive pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, qui comporte une enveloppe, de préférence cylindrique, qui est remplie de substance explosive, caractérisée en ce que la substance explosive est délimitée, au moins à partir d'un des plans frontaux de l'enveloppe, par une surface incurvée coupant l'axe géométrique de l'enveloppe, de préférence par le côté convexe d'une surface hémisphérique de rayon D/2, D désignant le diamètre intérieur de l'enveloppe cylindrique. 6.- Charge explosive selon la revendication 5, caractérisée en ce que le plan frontal de l'enveloppe qui est placé à l'opposé de la surface hémisphérique, est obtus par un chapeau pourvu, le cas échéant, d'un logement pour capsule d'amorçage. 7.- Charge explosive selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'il est prevu sur le chapeau un col, de préférence de forme conique, sur lequel est fixée, le cas échéant, une tubulure. 8.- Charge explosive selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'un embout creux, fermé et pourvu d'une partie hémisphérique, est fixé dans la virole. 9.- Charge explosive selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit embout est rempli de matiere plastique expansée, ou bien est formé de matière plastique expansée.