Brevet FR2436950A1 — publié le 19800418

B'invention concerne un procédé visant à sécher avec faible dégagement de poussière un mélange bitumineux tel qu'un mélange d'asphalte, un mélange à briquettes, ou analogue, avec utilisation drun tambour de sechage et de malaxage présentant interieurement des pales de levage pratiquement normales, d'une chambre fixe combinée d'amenée et de combustion qui précède ce tambour, et d'une chambre d'échappement de gaz et d'extraction de produit, également fixe, disposée à ltextrémité opposée du tambour. Outre les malaxeurs d'asphalte fonctionnant principalement selon le procédé classique, on utilise souvent aussi, aujourd'hui, des appareils dits sans poussière, qui sont aussi sous forme de malaxeurs à tambour. Dans la pratique des procédés classiques, on sèche et on chauffe dans des séchoirs à tambour les fractions minérales, parfois dosées préalablement à l'état froid et humide, et, ensuite, on tamise à nouveau la matière pour la séparer exactement en classes granulométriques exigées conformement à la recette donnée, on la stocke dans des soutes intermédiaires, on prélève individuellement les constituants de chaque lot de mélange conformément à la recette, en les amenant à une balance, on introduit l'ensemble du lot pesé dans un malaxeur et dans celui-ci, on y ajoute une quantité exactement dosée de liant et on mélange le tout, Ne serait-ce qu'en vertu de leur composition, les installations de ce genre représentent un investissement important, auquel s'ajoutent les dispositifs de dépoussiérage perfectionnés, par exemple des filtres, qu'il faut aujourd'hui prévoir dans tous les cas à la suite du tambour, compte tenu des dispositions sur la protection de ltenvironnement. C'est pourquoi, il était naturel d'essayer de mettre au point des procédés simplifiés et donc aussi des installations moins conteuses. Ces installations comportent un dosage exact préalable, de cas en cas, des différents constituants minéraux, et étant donné que les classes granulométriques de minéraux le plus souvent tirées de dépits en plein air, ont une teneur variable en humidité selon les conditions météorologiques, on opère une compensation du poids déterminé des matières minérales pour tenir compte de l'humidité, avant de les réunir au liant bitvmineux, cette réunion s'effectuant soit dans un malaxeur séparé qui précède le séchoir à tambour, soit encore un poste situé immédiatement après la région d'entrée du séchoir à tambour et dans ce dernier cas, les matières minérales sont un peu préchauffées et partiellement séchées. Dans la suite du passage à travers le tambour, le liant s'étale sur les surfaces des solides, qui se réchauffent, et les enrobe individuellement d'une pellicule de liant d'épaisseur uniforme Un procédé de ce genre est décrit par le DE-C no 1 594 815 et un malaxeur à tambour nécessaire à sa mise en oeuvre est décrit par le DE-C no 2 102 328. Ce processus d'enrobage, appelé processus d'activation, est assez complexe, car des processus de transport, de séchage, de chauffage, de mouillage et de mélange se superposent et on tire volontairement parti d'effets hydrophobes et oléophiles dans le tambour, dont les agencements intérieurs sont modifiés relativement aux tambours de séchage normaux. On part ici de ce principe que dans les zones d'entrée du tambour, on ne rencontre pas de minéraux entièrement secs, et que, par conséquent, la fraction la plus fine (farine et poussière) adhère aux grains grossiers à cause de la pellicule d'eau qui subsiste encore, jusqu'à ce que cette retenue soit assurée par le liant qui se distribue à mesure que l'absorption de chaleur augmente. Dans le dernier tiers du tambour, on s' attend à ce que le mélange déversé par les pales de levage forme, à l'intérieur de la section du tambour, un rideau de matière aussi dense que possible, arrêtant les particules de poussière encore entraînées éventuellement par le courant de gaz. il est difficile de commander de tels processus, en particulier pour des recettes différentes et des surfaces variables. D'autre part, le déversement par les pales de levage s'effectue plus ou moins en éventail, et entre les éventails, c'est-à-dire entre les différentes trajectoires, il existe, malgré les moyens mis en oeuvre, des lacunes ou des zones à moindre densité de grains, à travers lesquelles le courant de gaz chaud se fraie un chemin sans entrer en contact intensif avec la matière à sécher et à chauffer, ni céder sa chaleur de façon optimale. Dans cette section, la vitesse d'écoulement du gaz augmente et de très fines particules bitumées peuvent encore en partie être entrainées, ne serait-ce que dans une mesure réduite. il n'est pas à conseiller de rechercher à freiner cette projection horizontale de particules chaudes en disposant des surfaces déflectrices perpendiculaires à la-direction d'écoulement, à l'intérieur du tambour ou à ltextrémité de celui-ci, ne serait-ce que parce que les agglomerations de mélange qui s'y forment éventuellement se cokéfient et favorisent ainsi les émissions gênantes d'hydrocarbures. En outre, l'effritement de ces agglomérations compromet la qualité du mélange. Toutefois, les émissions redoutées d'hydrocarbures peuvent aussi résulter de la disposition frontale des bruleurs, adoptée à l'imitation des tambours de séchage classiques, qu'il s'agisse d'un séchage à courant direct ou à contre-courant. Dans les tambours de séchage classiques, la chaleur rayonnante de la flamme qui pénètre dans le tambour contribue à l'économie, étant donné que la densité de puissance est notablement plus grande que dans le séchage par convection, la quantité de chaleur transmise augmentant, selon la loi de Stephan Boltzmann, en fonction de la quatrième puissance de la température absolue du radiateur. il serait désirable de tirer parti également de cet effet pour le procédé mentionné, dans un but d'économie de combustible, mais il est possible que l'action de la chaleur rayonnante entraine une altération du liant ainsi qu'une vaporisation inadmissible (l'hydrocarbures polluants. On peut même penser à des vaporisations inadmissibles de soufre (la teneur en soufre du bitume est en pratique de 1,5 à 9 %, le point de fusion du soufre est de 118OC, son point d'ébullition de 444OC), et ces dernières considérations sont d'ailleurs la raison pour laquelle on fait généralement fonctionner à courant direct les installations de malaxage à tambour. On pourrait arriver à ménager encore mieux le mélange et à éviter ou du moins à limiter largement les émissions d'hydrocarbures et de S 2 en-adoptant un séchage purement par convection, les gaz chauds étant engendrés dans une chambre de combustion. Toutefois, un tel procédé de séchage, en lui meme connu dans des industries traitant des matières sensibles à la chaleur, dans lequel les gaz chauds affluent axialement au tambour par la paroi frontale, est notablement moins avantageux quant au bilan thermique, étant donné la suppression de la chaleur rayonnante. En outre, en combinaison avec la matière dont les trajectoires s'étalent en éventail, il s'établit des courants laminaires de gaz chauds, désavantageux pour l'échange de chaleur et de matière (humidité), et-qui peuvent meme causer des différences notables de température dans l'écoulement, pour les raisons déjà mentionnées. D'autre part, lorsque la matière à sécher est uniformément distribuée sur la section du séchoir et bien ameublie, une plus grande vitesse de l'agent de séchage relativement à la matière à sécher peut parfaitement être désirable, car surtout dans la région indiquée, considérée comme le premier tronçon de séchage dans la technique du séchage par convection - et qui est pratiquement, dans leséchoirs techniques, le seul tronçon pour lequel un calcul exact soit possible - la vitesse de séchage est principalement déterminée par des facteurs extérieurs, donc par les conditions d'échange de chaleur et de matière aux limites de phase. Ces facteurs qui contribuent à l'effet de séchage, et qui se présentent dans les séchoirs rapides, à savoir, la bonne distribution des grains de matière à sécher dans le courant de gaz chaud dans le cas des séchoirs à circulation ou la grande vitesse relative entre la matière à sécher qui descend et le courant de gaz chaud, ne peuvent pas non plus contribuer directement ici à la solution des problèmes, notamment parce que l'addition de bitume a déjà eu lieu. C'est pourquoi, l'invention vise à fournir un procédé qui, d'une part, empêche avec une grande sûreté la vaporisa tion sous forme d'aérosols d'hydrocarbures à bas point d'ébullition et éventuellement aussi de fractions de soufre, et qui, d'autre part, permette sur un long parcours à travers le tambour un contact uniforme entre les gaz chauds et les surfaces des solides à sécher avec un transfert de chaleur optimal0 Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que les gaz chauds engendrés dans une chambre de combustion affluent à la région d'amenée de la matière suivant une direction tangente à la périphérie intérieure du tambour et forment dans la suite de leur passage à travers le tambour de séchage et de malaxage un courant hélicoldal de gaz chauds, et en ce que celui-ci traverse pratiquement à angle droit la matière déversée par les pales de levage à l'intérieur du tambour de séchage et de malaxage, en direction des trajectoires qui se forment et se succèdent, et fait un angle obtus avec le plan vertical passant par l'axe du tambour. Dans l'application de ce procédé, le gaz effectue jusqu'à l'extrémité du tambour un parcours qui, pour une même longueur du tambour, est multiple du parcours normal d'écoulement. Ainsi, on obtient pratiquement le même effet que si l'on allongeait le tambour dans une mesure correspondante. le gaz chaud ne peut plus se frayer un chemin dans les lacunes d'éventail, c'est-à-dire entre les trajectoires de la matière, avec l'inconvénient d'une mauvaise utilisation de la chaleur et en échappant à l'action (l'interception, mais il s'écoule pratiquement en direction radiale et sans former de zones à écoulement dilué, à travers les éventails successifs, un nombre de fois qui correspond- à la longueur donnée au courant hélicoldal de gaz et à peu près -perpendiculairement à l'incidence antérieure, de sorte que l'on obtient pratiquement un effet analogue à celui d'un séchoir à courant transversal0 En renonçant à tirer parti de la chaleur rayonnante, c'est-à-dire en n'introduisant pas directement la flamme dans le séchoir, on empêche pratiquement la formation de vapeurs sous forme d'aérosols et on conserve pleinement la qualité du liant. Un mode d'exécution est caractérisé en ce que les gaz chauds débouchent tangentiellement dans la chambre d'amenée appropriée au tambour de séchage et de malaxage, en faisant un angle d'incidence dans un plan vertical passant par l'axe du tambour. Un autre mode d'exécution est caractérisé en ce que les gaz chauds débouchent dans le tambour de malaxage ou dans la chambre d'amenée adjointe à celui-ci, sous la forme d'une hélice à pas réduit, coaxiale au tambour, ou dont l'axe est parallèle à celui du tambour. Bes deux modes d'exécution sont en principe équivalents. On considèrera l'un ou l'autre comme approprié, dans le cas d'espèce, en particulier d'après la situation géographique, en partie déterminée. Bes deux propositions ont sans doute une valeur à peu près égale techniquement. Toutefois, la fabrication et l'installation d'une chambre de combustion coaxiale à l'axe du tambour sont relativement simples. Un développement du procédé est caractérisé en ce que le parcours hélicoïdal des gaz chauds est assuré par un agencement hélicoldal fixe prévu à l'intérieur du tambour de séchage et de malaxage et qu'il est imposé dans la suite de la traversée du tambour. Grâce à cette mesure, l'efficacité du procédé est encore plus sûre. Be corps hélicoïdal est de préférence monté dans les deux chambres terminales reliées à l'ossature du tambour. Pour exclure complètement l'oxydation ou des altérations similaires du liant, un mode d'exécution est caractérisé en ce qu'en ajoutant du gaz inerte froid ou refroidi, dans une chambre mélangeuse formée entre la chambre de combustion et la chambre d'amenée, et qui peut être formée par un prolongement de la chambre de combustion, on opère une régulation de température du gaz de séchage, et on établit en même temps un état inerte, à l'intérieur du tambour. Un autre mode d'exécution est caractérisé en ce que l'on réduit la vitesse des gaz chauds dans une région terminale du tambour qui est dépourvue d'agencements intérieurs ou en comporte peu. Pour terminer, il faut se rappeler que les nombreuses trajectoires à distribution de grains uniforme et peu dense, parcourues transversalement par le gaz chaud à l'intérieur de l'hélice, assurent après distribution du liant sur la surface des grains un bon effet de filtration des très fines particules entratnées par le courant de gaz. Etinstållation fonctionne pratiquement sans dégagement de poussière. L'invention sera expliquée plus précisément à propos dTun appareil approprié à la mise en oeuvre du procédé, représenté-schématiquement à titre d'exemple par les dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective du tambour de séchage et de malaxage, le parcours hélicoïdal des gaz chauds étant indiqué, une chambre de combustion étant annexée latéralement et débouchant tangentiellement la figure 2 est une vue en perspective du tambour de séchage et de malaxage, le parcours hélicoïdal des gaz chauds étant indiqué, une chambre de combustion étant annexée axialement et équipée d'un organe de rotation qui assure une introduction tangentielle des gaz chauds dans le tambour, et la figure 3 montre en plan le tambour de séchage et de malaxage, dans lequel est installée une hélice fixe servant à guider obligatoirement les gaz chauds. Be tambour de séchage et de malaxage 1 est monté de manière en elle-meme connue avec possibilité de rotation, par des anneaux de roulement 4 sur les galets 3, dans l'ossature. L'en- traînement non représenté du tambour 1 comporte de façon usuelle un moto-réducteur et une transmission à engrenages ou à chaîne. Be tambour I pénètre par ses deux extrémités dans des chambres de combustion fixes reliées à l'ossature 2, à savoir, d'un c8té, dans la chambre combinée d'amenée et de combustion 5/6 avec goulotte d'amenée 7 et du c8té opposé, dans la chambre d'échappement de gaz et d'extraction de produit 8/9. la chambre de combustion 6 débouche tangentiellement dans la périphérie de la chambré d'amenée 5, dont la forme correspond à celle du tambour. La chambre 5 présente, dans le plan vertical passant par l'axe 10 du tambour, un angle d'attaque correspondant au pas du parcours hélicoldal de gaz chauds. La périphérie intérieure du tambour 1 est garnie de pales de levage 12 uniformément distribuées à la circonférence du tube de tambour, les pales étant formées de façon usuelle de tronçons profilés d'une longueur égale qui est une fraction de celle du tambour et étant en quiconce d'un tronçon à l'autre. Dans le tambour lui-même, un agencement intérieur héli cotidal 14, c'est-à-dire une vis, est disposée entre les deux chambres terminales 5/6 et 8/9 sur un arbre 13. Cet agencement hélicoidal établit un guidage obligatoire prolongé de 11 écoule- ment et donc un contact intensif et prolongé avec la matière à sécher et à chauffer. Un autre exemple dtexécution possible d'appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est représenté par la figure 2. Contrairement au mode d'exécution de la figure 1 où les gaz affluent sous un angle d'incidence 11 relativement à un plan vertical passant par l'axe du tambour, les gaz -chauds sont ici engendrés dans une chambre de combustion 6' disposée axialement, une rotation à pas relativement réduit leur est imprimée par un organe de rotation 15 disposé dans cette chambre et les gaz chauds, dans la région où ils sortent de la chambre de combustion 6' et dans la région où ils arrivent au tambour 1 ou à la chambre d'amenée 5 de forme correspondante, sont transférés tangentiellement, avec le pas désiré, dans cette chambre ou, en passant par celle-ci, dans le tambour qui fait suite. l'e reste du processus se-déroule de la façon décrite à propos de la figure 1. -REENDlCkTIONS- 1. Procédé visant à sécher avec faible dégagement de poussière un mélange bitumineux tel qu'un mélange d'asphalte, un mélange à briquettes, -ou analogue, avec utilisation d'un tambour de séchage et de malaxage présentant intérieurement des pales de levage pratiquement normales, d'une chambre fixe combinée d'amenée et de combustion qui précède ce tambour, et d'une chambre d'échappement de gaz et d'extraction de produit, également fixe, disposée à l'extrémité opposée du tambour, procédé caractérisé en ce que les gaz chauds engendrés dans une chambre de combustion affluent à la région d'amenée de la matière suivant une direction tangente à la périphérie intérieure du tambour et forment dans la suite de leur passage à travers le tambour de séchage et de malaxage un courant hélicoldal de gaz chauds, et en ce que celui-ci traverse pratiquement à angle droit la matière déversée par les pales de levage à l'intérieur du tambour de séchage et de malaxage, en direction des trajectoires qui se forment et se succèdent, et fait un angle obtus avec le plan vertical passant par 11 axe du tambour. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz chauds débouchent tangentiellement dans la chambre d'amenée appropriée au tambour de séchage et de malaxage, en faisant un angle d'incidence dans un plan vertical passant par l'axe du tambour. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les gaz chauds débouchent dans le tambour de malaxage ou dans la chambre d'amenée adjointe à celui-ci, sous la forme d'une hélice à pas réduit, coaxiale au tambour, ou dont l'axe est parallèle à celui du tambour -4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le parcours hélicoïdal des gaz chauds est assuré par un agencement hélicoïdal fixe prévu à l'intérieur du tambour de séchage et de malaxage et qu'il est imposé dans la suite de la traversée du tambour. So Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'en ajoutant du--gaz inerte froid ou refroidi, dans une chambre mélangeuse formée entre la chambre de combustion et la chambre d'amenée, et qui peut être formée par un prolongement de la chambre de combustion, on opère une régulation de température du gaz de séchage, et on établit en même temps un état inerte à l'intérieur du tambour0 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à A, caractérisé en ce que l'on réduit la vitesse des gaz chauds dans une région terminale du tambour qui est dépourvue d'agencements intérieurs ou en comporte peu,