Brevet FR2430265A1 — publié le 19800201

La présente invention concerne un dispositif à lit fluidisé pour le triage des corps de densités différentes, notamment pour le triage des graines après décorticage. Il est connu, pour séparer ou trier des produits de densités différentes, d'utiliser des tables densimètriques ou des lits fluidisés. La technique des lits fluidisés est utilisée depuis plusieurs années pour le triage des charbons et des minerais, de même que pour la séparation des graines décortiquées des graines non décortiquées. Selon ce dernier procédé, on dispose une couche de fines particules sur un support perméable au gaz, et on fait traverser ledit support et ladite couche par un courant gazeux ascendant, oe qui se traduit par une fluidisation de la couche de particules, et c'est dans le lit fluidisé ainsi formé qu'on verse les produits à trier. Ces derniers systèmes entrassent de nombreux problèmes d'ordre technologique assez complexes Si l'on désire obtenir un lit fluidisé stable quelle qu'en soit l'inclinaison et l'épaisseur, et si l'on veut obtenir un débit assez important de produit à trier par rapport à la surface du trieur. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif à lit fluidisé qui évite les inconvénients précités. Un dispositif suivant l'invention, pour la séparation de produits de densités différentes par flottation dans un lit fluidisé de particules solides s'écoulant sur un diffuseur, est caractérisé en ce que ce diffuseur est constitué par des particules de solides pulvérulents liées par une résine, et présentant au passage de l'air une perte de charge variable en fonction de l'épaisseur du lit fluidisé. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les bords du diffuseur sont liés de fagon étanche au support dudit diffuseur, ce qui évite les passages préférentiels de gaz le long des parois. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'ensem- ble est prévu de façon que les produits légers se trouvant en surface soient entraînés par le courant. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les produits lourds se trouvant au fond sont entratnés soit par le courant, soit grâce à une vibration du fond mobile, soit par un fend mobile en grillage, soit par des raclettes. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dispositif comporte un talus de hauteur réglable grâce auquel le niveau du lit fluidisé est maintenu constant. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la sépa ration dec produits de densités ou de caractéristiques différentes s'effectue par fluidisation des produits à séparer. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le ramassage des produits de surface s'effectue à l'aide de suceurs créant des courants d'air laminaires ou turbulents qui effleurent la surface du lit fluidisé en entraînant les produits de la couche supérieure. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, une rampe de soufflage d'air est placée devant les suceurs pour permettre le décollement des produits légers avant aspiration par les suceurs. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, un écran est placé dans le lit fluidisé pour permettre le décollement des produits légers avant aspiration par les suceurs. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, la table de triage est animée de mouvements oscillants susceptibles d'être synchronisés avec la pulsation de l'air de fluidisation, et favorisant la séparation des produits en évitant la formation de passages préférentiels de l'air de fluidisation. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figures à 5 sont des vues schématiques de plusieurs types de dispositifs à lit fluidisé suivant l'invention, en section suivant un plan vertical transversal. - Figures 6 à 12 sont des vues schématiques de plusieurs types de dispositifs à lit fluidisé suivant l'invention, on section suivant un plan vertical longitudinal. - Figures 13 à 20 sont des vues partielles à échelle agrandie de la figure 12, suivant plusieurs variantes. On sait que, selon une disposition classique, un dispositif de triage à lit fluidisé se présente, schématisé de façon grossière, comme une gouttière 1 à l'intérieur de laquelle s'étend un diffuseur 2 qui sépare une botte à vent inférieure 3 d'un lit fluidisé supérieur 4 (fig 3). Pans la pratique (fig 1), la gouttière 1 est réalisée en plusieurs parties, ainsi, au niveau du diffuseur 2, elle comprend un oadre ou chSs- sis métallique intermédiaire 5, qui est séparé par un joint 6 du chcsis 7 correspondant à la botte à vent 3. Suivant une caractéristique de l'invention, le diffuseur 2 est oom- posé de solides pulvérulents ou granulés calibrés tels que des billes métalliques, des billes en verre, des granulés en matière plastique ou en caoutchouc, de sable, ou d'autres produits siliceux, ou encore d'oxydes métalliques liés entre eux par une résine. Le diffuseur 2 est lié au oh8s- sis métallique 5 par collage, soit directement, comme cela est représenté sur la figure 1, soit avec interposition d'une bande 8 en élastomère déforiable. Le fonctionnement est le suivant. L'air ou le gaz 9 qui arrivent sous pression dans la botte L vent 3 en ressortent en traversant de bas en haut le diffuseur 2, et en fluidisant les particules formant le lit fluidisé. Le collage des bords du diffuseur 2 a pour but d'éviter les "effets de paroi", phénomène qui est dt à une tendance du gaz à s'échapper le long des parois, au détriment du reste de la masse, en formant sur les bords du lit fluidisé des cheminées qui perturbent la fluidisation le long des parois. Suivant une variante illustrée sur la figure 3, on peut réaliser un lit fluidisé d'épaisseur variable à l'aide d'un diffuseur plus épais sur les bords que dans le milieu, les surfaces supérieure 10 et infdrieu- re 11 de ce diffuseur étant concaves en section transversale. L'ensemble est prévu de façon que la perte de charge du fluide ga zeux dans le diffuseur soit telle que la perte de charge totale dans le lit fluidisé soit sensiblement constante. Cela permet d'obtenir une fluidisation homogène dans le lit fluidisé. La détermination de la perto de charge dans le diffuseur est fono-tion de la densité du matériau à fluidiser, de l'épaisseur du lit fluidisé, et de la qualité et de l'homogénéité de la fluidisation que l'on veut obtenir. En règle générale, la qualité et l'homogénéité de la fluidisation sont caractérisées par un coefficient k = #P/P, avec #P 3 ( - Em) d Pans cette dernière relation, EM et Em représentent respectivement les é paisseurg maximum et minimum du lit fluidisé, d représente la densité apparente du solide lorsqu'il est fluidisé, et P est donné par la relation P " P1 + Pb , où Pb représente la perte de charge dans le diffuseur pour le débit de fluidisation donné. La valeur de P1 est donnée par la relation : P1 = i (?( + ) d . Les pertes de charges étant exprimées en cen- timètres d'eau, on voit que P correspond à la dénivellation d'un manomètre à eau 12 branché sur l'intérieur de la botte à vent 3. Dans ce qui précède, on appelle densité apparente d'un produit lorsqu'il est fluidisé le quotient de la masse des solides pulvérisés par la masse de la quantité d'eau occupant le laême volume que le solide pulvéri sé lorsque celui-ci est fluidisé. Compte tenu des critères de détermination de la perte de charge dam le diffuseur, le lit fluidisé du dispositif suivant l'invention comporte une surface libre 13 plane et horizontale, et un fond de différentes for les. Suivant un exemple illustré sur la figure 4, le fond 14 du lit flul- disé peut entre on forme de portion de cylindre de révolution, pour laisser passer une roue 15 servant au ramassage des produits. Suivant un autre exemple illustré sur la figure 5, le fond 15 du lit fluidisé peut être plan mais incliné de façon à favoriser l'écoulement du produit vers le bas. Ces formes infiniment variées de fond de lit, et de surface de dif fureur, ne peuvent être conçues qu'on tenant compte d'une valeur maxiui de k déterminée expérimentalement en fonction d'une homogénéité de fluidisation. D'un point à un autre du diffuseur, les variations de perte de char- ge peuvent entre obtenues par variation de granulométrie, par variation du tassement des produits constituant le diffuseur, ou par variation de l'épaisseur du diffuseur. La lit fluidisé 4 permettant la flottation n'est pas fixe, mais il coule sur le diffuseur 2 à la manière d'un liquide de façon à entratner dans son courant les graines à trier.Pour qu'il y ait écoulement du lit, la condition nécessaire et suffisante est qu'il n'y ait pas la même pres eion hydrostatique en amont et en aval. La différence de pression hydrostatique peut Store réalisée par une inclinaison longitudinale du diffuseur 2 (fig 6). Cette différence de pression hydrostatique peut aussi titre réalisée grâce à une trémie 16 placée en amont du lit fluidisé pour alimenter en continu le lit avec de la poudre identique à colle dont le lit est composé (fig 7. 7). Ces deux moyens peuvent être combinés, l'inclinaison longitudinale étant alors prévue simultanément à l'alimentation en continu. Suivant une disposition avantageuse illustrée sur la figure 8, les produits à trier sont déversés à la surface du lit 4 par une trémie 17 placée en aval de la trémie 16, tandis qu'une grille ou un peigne 18 est disposé dans le lit 4, en aval, entre le point le plus haut de la sone occupée par les produits lourds et le point le plus bas de la zon occupée par les produits légers. Une autre grille ou un autre peigne 19 est disposé en dessous de la grille ou du peigne 18. Les produits légers, qui flottent à la surface du lit, sont entrat- nés par le mouvement du lit pour Outre ramassés par la grille ou le peigne 18. Les produits lourds, qui reposent sur le diffuseur au fond du lit 4, sont entratnés par l'écoulement du lit et tombent sur une grille ou peigne peigne 19 permettant de séparer ces produits lourds du produit constituant le lit 4. Pans certains cas de produits glissant ou roulant mal sur le diffuseur, ou pour accrottre le débit, il est possible d'animer le diffuseur de vibrations, ou de secousses, ou encore de poser sur ce diffuseur des éléments mobiles. On a ainsi représenté sur la figure 9 un tapis mobile en grillage 20 qui circule en passant sur des rouleaux 21, 22, 23 et 24. Suivant le même principe, on a représenté sur la figure 10 une channe sans fin 25 porteuse de raclettes transversales 26. Suivant une disposition illustrée sur la figure 11, une sole pleine 27est placée en aval du diffuseur 2, dans le prolongement de la surface supérieure dudit diffuseur. Un générateur d'air 31 insuffle de l'air dans la botte à vent 3 par l'intermédiaire d'un conduit 32. Le diffuseur est conçu selon le principe indiqué plus haut, ctest-à-dire qu'il comporte deux grandes faces non parallèles. On note la présence d'un peigne 18 du type précédemment décrit, et d'une grille 19 qui est ici une grille vibrante. Une vis élévatrice 33 conduit les constituants du lit fluidisé d'un bac 34 situé au-dessous de la grille 19 à une trémie 16 du type précédemment décrit. Le fonctionnement est le suivant: La botte à vent 3 maintient le diffuseur sous pression constante et homogène en tous points. L'air qui traverse le diffuseur vient mettre en suspension la poudre constituant le lit fluidisé 4. La perte totale de charge produite par la traversée du diffuseur et du lit étant homogène, et la pression sous le diffuseur étant constante, il en résulte une fluidisation parfaite sans passage préférentiel. La variation de pression à la base du lit fluidisé est compensée par une variation de perte de charge dans le diffuseur, et on obtient donc une fluidisation de qualité constante en tous points du lit. Le lit fluidisé, sans cesse renouvelé par la poudre contenue dans la trémie 16, coule jusqu'à la zone où le diffuseur est remplacé par la sole pleine 8. Â cet emplacement, le lit n'est plus fluidisé, et le produit dont il est formé forme un talus 28 qui freine l'écoulement du lit et qui permet de lui conserver une épaisseur constante et réglable. En faisant varier la longueur 29 de la sole pleine 27, on fait varier la longueur de la base du talus, et par là même sa hauteur 30 qui est aussi la hauteur du lit fluidisé. Les produits à trier sont introduits dans le lit par la trémie 17, et entrains par l'écoulement du lit. Pendant leur séjour dans le lit, les graines lourdes glissent au fond alors que les graines légères surnagent. Les produits légers sont ramassés par le peigne 18, alors que les produits lourds s'écoulent sur la sole pleine 27. Ces produits séparés tombent ensuite sur la grille vibrante 19 qui en détachent les constituaSs du lit fluidisé qui adhèrent aux produits, ces constituants étant renvoyés dans la trémie 16 par la vis élévatrice 33. Cette vis peut être remplacée par une channe à godets. Suivant une autre variante illustrée sur la figure 12, on supprime les grilles ou les peignes , et on prévoit par contre des suceurs semblables au suceur 35, dont les lèvres 36 sont placées juste au-dessus de la surface supérieure libre du lit. Ces suceurs jouent principalement deux rôles Leur premier rôle consiste à collecter les produits de faible densi- té rassemblés à la surface du lit fluidisé, avant de les envoyer dans un séparateur 37 du type cyclone ou dans un filtre. Leur deuxième r81e consiste à créer à la surface du lit fluidisé un courant d'air rasant laminaire ou turbulent qui améliore la qualité du triage. En effet, si le lit fluidisé permet une séparation densimétrique, l'existence d'un courant d'air rasant à la surface du lit permet une séparation par entraînement aérodynamique (flèches 38, figure 13). On peut prévoir des suceurs de différentes formes pour allonger la zone de triage aérodynamique, c'est-à-dire pour allonger la qualité de la sélection. Les dessins montrent plusieurs exemples de suceurs. Le suceur de la figure 13, dont les lèvres 36 sont à forte section de passage d'air, procure un régime turbulent. Âvec un passage à section rétrécie, comme dans le cas des lèvres 39 de la figure 14, on obtient un régime laminaire. Les lèvres convexes 40 de la figure 15 procurent un écoulement laminaire de part et d'autre du suceur. I1 en est de même des lèves plates 41 de la figure 16. Les lèvres plates et parallèles 42 de la figure 17 procurent un écoulement laminaire d'un seul c8td du suceur. Les lèvres ondulées 43 de la figure 18 procurent des écoulements laminaires de part et d'autre du suceur, avec des variations de vitesse du courant à l'intérieur des chambres de détente 44 délimitées au-dessous des ventres des ondulations des lèves. On peut associer aux suceurs des rampes 45 de soufflage d'air (fig 19), qui d'une part accentuent l'effet de balayage et d'autre part dUcol- lent les particules légères à la surface du lit. On peut aussi placer un écran 46 au sein du lit fluidisé (fig 20). Cet écran collecte l'air de fluidisation et l'utilise pour soulever les particules légres, en permettant ainsi un meilleur entraînement par 1. courant d'air rasant. On peut on outre prévoir t - ;'alimentation on air de fluidisation par pulsations successives. - Une mise on mouvement oscillant de la table de triage, c'est-àdire de l'appareil supportant le diffuseur. Ces deux mesures permettent une séparation plus rapide des produits, on favorisant la remontée des produits légers et en évitant la formation de passages préférentiels ou cheminées à travers le lit fluidisé. Les pulsations et les oscillations peuvent store synchronisées ou non. Suivant une autre variante, le lit fluidisé est formé avec les particules de produit à trier elles-mSmes. Ce dernier procédé est utilisable pour la séparation de produits de densités très différentes, ou pour la séparation de produits de coefficients de forme Cx différents. Pans ce cas, les produits fluidisés s'écoulent sur le diffuseur, et on prévoit de préférence une pulsation de l'air de fluidisation ainsi qu'un mouvement alternatif du diffuseur, afin d'éviter la formation des passages préférentiels ou cheminées dans le lit fluidisé, et d'accélérer la remontée des produits légers. après que la fluidisation ait rongé les produits à trier on strates de différentes densités, le ramassage de ces produits peut se faire soit par clivage des couches, comme décrit parallèlement à la figure 8, soit au moyen de suceurs, conformément à la figure 12. RBVENDICAEIOES 1. Dispositif pour la séparation de produits de densités différentes par flottation dans un lit fluidisé de particules solides s1 écoulant sur un diffuseur, caractérisé en ce que le diffuseur est conçu de façon à présenter, au passage de l'air, une perte de charge variable en fonction de ltépaisgeur du lit fluidisé. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur est plus épais sur les bords que près du milieu, la surface supérieure libre du lit fluidisé étant plane et sensiblement horizontale, tandis que la surface supérieure du diffuseur est concave, la perte de charge totale dans le lit fluidisé étant sensiblement constante et la fluidisation étant sensiblement homogène dans le lit. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les variations de pertes due charges d'un point à un autre du diffuseur proviennent de différences do granuloiétrio des particules constituant le diffuseur. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des reventications 1 et 2 , caractérisé on ce que les variations de pertes de charge d'un point à un autre du diffuseur proviennent de différences de tassement des particules constituant le diffuseur. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications prEcéden- tes, caractérisé en ce que les bords du diffuseur sont reliés de façon étanche au cadre de support dudit diffuseur. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les bords du diffuseur sont collés contre le cadre de support dudit diffuseur, soit directement, soit avec interposition d'une bande déformable d'élastomère. 7. Diepositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on prévoit un système de transport tel qu'une vis élévatrice ou une charge à godets pour recueillir en aval du dispositif les particules solides provenant du lit fluidisé et les renvoyer dans une trémie d'alimentation située en amont sur le dispositif, le lit s'écoulant sur le diffuseur sous l'effet des différences de pression hydrostatiques entre les extrémités amont et aval du lit. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en oe que ladite différence de pression hydrostatique provient notamment d'une inclinaison du diffuseur dans le sens longitudinal. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément sans fin mobile tel qu'une chatno à raclettes ou un tapis en grillage circule contre la surface supérieure du diffuseur, pour entraîner les particules lourdes. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'on prévoit, à l'extrémité aval au dif useur, une grille ou un peigne qui laissent passer les particules du tapis, mais qui retiennent les produits lourds entratnés par le lit. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que ladite grille, ou ledit peigne, sont animés de vibrations pour aider les particules du tapis à se détacher desdits produits lourds. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications prUcéden- tes, caractérisé en ce qu'on prévoit, à ltextrémité aval du diffuseur, une grille ou un peigne pour le ramassage des produits ldgers, cette vrille ou ce peigne étant disposés, dans le lit, entre le point le plus bas de la zone occupée par les produits légers et le point le plus haut de la zone occupée par les produits lourds. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que des suceurs criant des courants d'air laminaire ou turbulents effleurant la surface du lit fluidisé sont prévus pour recueillir les produits légers. 14. Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé en ce qu'une rampe de soufflage d'air est prévue face aux suceurs pour créer des courants d'air qui accentuent l'effet de balayage et qui décollent les particules légères à la surface du lit. 15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que ces suceurs sont associés à au moins un écran placé au sein du lit fluidisé pour collecter l'air de fluidisation et l'utiliser dans le but de soulever les particules légères. 16. Dispositif suivant ltune quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé en ce qu'une sole pleine est placée en aval du diffuseur, dans le prolongement de la surface supérieure du diffuseur, de façon qu'un talus de particules non fluidisées se forme sur cette sole, pour freiner l'écoulement du lit et lui conserver ainsi une épaisseur constante. 17. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la longueur de la sole est réglable, cette longueur fixant la hauteur du talus et par conséquent l'étaiseeur du lit. 18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications p:écé- dentes, caractérisé en ce que l'alimentation en air de fluidisation d'effectue par pulsations successives, la table de triage supportant le diffuseur étant elle-z8me animée d'un mouvement oscillant suscert~1vle d'être synchronisé avec les pulsations successives de l'alîmentatioe e air. 19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications grécéeen- tes, caracterisé n ce que les particules formant le lit fluidisé sont constituées par les particules des produits à trier.