Brevet FR2432896A1 — publié le 19800307

L'invention concerne un procédé visant à enrober d'un liant bitumineux une matière minérale en vrac de préférence criblée - habituellement stockée dans des dépôts séparés par fractions et réunies en proportions prescrites tirées de ces dépôts - pour fabriquer un mélange bitumineux plus ou moins chaud dans une installation de malaxage. Par le DE-C NO 1 594 815, on connaît un procédé de fabrication de mélange chaud caractérisé en ce que l'on mélange les solides non encore séchés au liant liquéfié, et qu'ensuite on malaxe le tout en chauffant fortement. Ainsi, ce procédé est pratiquement l'inverse de la préparation classique du mélange, dans laquelle on commence par sécher la matière et on ajoute ensuite le liant, et l'avantage en est que la préparation s'effectue en tous cas avec peu de dégagement de poussière puisque la majeure partie des très fines particules, qui se fixent sur chaque grain, reste tout d'abord liée par liteau jusqutà ce que, le'séchage s'accroissant de sorte que les gouttes de liant, qui se fixent sur chaque grain minéral, sont chauffées, le processus d'étalement du liant s'amorce et le liant forme dans l'état final une pellicule d'épaisseur uniforme autour dè chacun des grains. La pellicule cohérente de liant assume alors la fonction de la pellicule d'eau primitivement présente.La transition entre la liaison par liteau et la liaison par le liant bitumineux doit autant que possible s'effectuer de façon continue afin que la liaison de la poussière à la surface du grain minéral ne soit pas interrompue. Sur le plan de la technique de préparation, il n'est pas toujours facile d'arriver à régler exactement cette phase de transition, c'est-à-dire à maintenir une pellicule d'eau suffisante jusqu'à l'enrobage par le liant bitumineux et la stabilité de I On peut mettre en oeuvre le procédé par différents moyens en eux-mêmes connus. Tout d'abord, on malaxait la matière minérale en vrac criblée introduite de façon discontinue dans un prémélangeur et on la mélangeait au liant finement pulvérisé. Ensuite, on amenait en continu au tambour le mélange obtenu de façon discontinue, en le faisant passer par un récipient compen Les avantages résident dans le fait que l'on peut doser de façonsimple et conformément à la recette les différents constituants minéraux ainsi que le liant bitumineux, de sorte que l'on obtient une homogénéisation du mélange, même si elle est fractionnée et n'est pas toujours complète, avant l'amenée au séchoir. Toutefois, les inconvénients résident, d'une part, dans le fait qu'au moment de l'addition du liant, la proportion d'eau, variable d'une grapulométrie à l'autre, n'est pas encore uniformément distribuée, ce qui favorise la formation de liant dit libre, c'est-à-dire non fixé, et augmente le risque de formation de boulettes par la réunion du liant thermoplastique chaud et du mélange de matière minérale qui est pratiquement à la température extérieure, en coopération avec le mouvement de la matière à travers les outils malaxeurs. Selon un perfectionnement de cette technique de préparation, on se passe d'un malaxeur discontinu et au lieu de celui-ci, on adjoint au séchoir à tambour un malaxeur continu. La qualité de la préparation n > est-ni améliorée ni altérée par cette mesure. Un procédé qui offre d'autres possibilités dans cet ordre d'idées est le procédé dit de mélange au tambour, mis en oeuvre, par exemple, à l'aide d'un appareil selon le DE-C NO 2 102 328. Cet appareil comporte un ensemble de tube tournant chauffé à courant direct et comportant dans l'ordre, en partant du côté d'introduction des minéraux ou du côté du bradeur, les agencements suivants A) Région d'introduction des minéraux et région d'extinction de la flamme. Dans cette région, la matière est simplement transportée et les moyens de transport sont choisis de manière à éviter largement les brassages. B) Région de mélange des minéraux et du liant, le tube de séchage étant équipé d'agencements intérieurs, qui favorisent ltécoule- ment de la matière, et qui la brassent si le contact entre le courant de matière et le tube est maintenu, le dispositif d'addition durant étant placé dans cette région. Dans cette région - contrairement à la zone A - en brassant le courant de matière et donc en renouvelant les surfaces, on fournit déjà de la chaleur aux minéraux au point que l'on peut parler au moins d'un amorçage du processus de chauffage. Par suite, on obtient une première adhérence du liant, de préférence sous forme de gouttes. C) Région de séchage, d'enrobage et de chauffage munie de dispositifs de levage et de déversement du melange, qui sont conçus de telle sorte qu'il est pratiquement possible de le deverser uniformement sur la section du tube tournant. D) Région de dégagement des vapeurs et d'extraction du mélange. Cet appareil, important pour ~ mise au point de ce procédé inverse du mode opératoire classique, a e' été repris et partiellement modifié par d'autres demandeurs. Ainsi, le DE-A-NO 2 645 344 montre un appareil pratiquement semblable. Cependant, l'addition du liant ne s'effectue plus dans la région de mélange proprement dite, qui s'appelle ici région de préchauffage, mais exactement à la limite entre la région de préchauffage et la région de séchage et de chauffage, par une lance à liant qui peut coulisser dans les deux sens selon les conditions de fonctionnement. Les deux appareils, à savoir celui du DE-C-NO 2 102 328 et du DE-A-E 2 645 344 déjà cités, ont cependant, au moins dans leur application à la préparation, un but commun qu-i est, tout en maintenant une pellicule d'eau, qui permet de lier la poussière, de permettre un préchauffage des minéraux avant et pendant l'addition du liant, de sorte que les gouttes de liant, qui arrivent sur la surface des minéraux, même si elles ne s'étalent pas complètement, forment avec les surfaces du mineral de grandes zones de contact et de liaison. Relativement à l'addition du liant à des minéraux, qui sont à la température extérieure ou à celle du dépôt, l'avantage de ce mode de préparation est au moins de maintenir la distribution initiale, qui résulte de l'appareil, au lieu de commencer, comme dans le procédé usuel de prémélange, par former des boulettes ou des nids qui donnent une moins bonne distribution, et qui ne peuvent etre éliminée que dans la suite du passage à travers le séchoir. Inversement, dans tous les procédés de mélange au tambour, un problème qui se pose sans cesse est de conserver les fractions à bas point d'ébullition du liant. Etant donné que pour altérer le moins possible le liant, il ne faut pas l'amener aux minéraux avant l'extinction de la flamme, il est nécessaire de construire des séchoirs à tambour relativement longs, ce qui est gênant pour la mobilité, le plus souvent exigée, de ces installations de préparation Malgré les mesures prises, dont certaines nécessitent des moyens importants, dans le fonctionnement normal de tous les mélangeurs à tambour, les gaz d'échappement prennent une coloration bleue bien visible. Celle-ci indique visiblement une combustion ou une évaporation d'une fraction, ne serait-ce que minime, des hydrocarbures volatils du liant. I1 est vrai qu'en laboratoire on n'est pas encore arrivé à mettre en évidence une inluence sur la qualité du liant. Compte tenu des dispositions sur la protection de l'environne- ment, la coloration bleue indéniable entralne une nette diffi culté dans le choix du lieu d'implantation et l'obtention des autorisations. On peut également imaginer de faire fonctionner à contrecourant un mélangeur à tambour, mais en général cela est impraticable puisque les matières minérales sont pratiquement sèches dans la région d'addition, et qu'on ne peut pratiquement pas maîtriser le dégagement de poussière, y compris la fraction bitumée avec ses propriétés collantes. Compte tenu de cette technique antérieure, l'invention a pour but d'indiquer un procédé qui permette d'obtenir, en douceur et par une transition continue, le remplacement des substances enveloppant la matière aux phases successives du traitement, donc le remplacement de l'eau par le liant. I1 faut que ce remplacement continu s'effectue à une température ambiante relativement basse ne nuisant pas au liant, après une distribution préalable largement uniforme de celui-ci dans la matière minérale, et à cette occasion il faut éviter avec une grande certitude la formation de boulettes ou agglomérations similaires. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé de l'espèce définie plus haut, caractérisé en ce qu'au sein de l'ensemble constituant à la fois une hotte d'évacuation des gaz d'échappement d'un sechoir à tambour et une chambre d'introduction, on introduit dans un récipient d'introduction formé dans cet ensemble la matière minérale en vrac ayant la teneur en eau qui résulte du stockage, en ce que dans le récipient d'introduction on fournit de la chaleur à cette matière au moyen de gaz d'échappement, qui la baignent et/ou qui sont introduits directement ou indirectement, et l'on amène de façon essentiellement continue la matière en vrac ainsi préparée sur un système prévu dans la chambre d'introduction, également chauffé par les gaz d'échappement et formé d'éléments transporteurs disposés en cascade les uns en dessous des autres dans la direction de transport, et présentant une inclinaison croissante dans le sens d'écoulement, chaque élément transporteur chevauchant ltélément transporteur situé au-dessus, en ce qu'en outre, chaque fois que la matière en vrac est transférée à l'élément transporteur situé en dessous, il s'effectue pratiquement un renversement de la position de la matière d'un élément transporteur à l'autre, et dans la région de chaque point de renversement du courant de matièreen vrac entre les éléments transporteurs, qui font un angle entre eux, on amène à cette matière du liant bitumineux finement divisé dirigé sur le courant descendant de matière, le mélange ainsi préparé étant transféré au séchoir à tambour chauffé à courant direct, muni d'éléments d'introduction, de levage et de transport en eux-memes connus, qui sont les agencements intérieurs du tambour, en vue d'une nouvelle absorption de chaleur et de la formation d'un mélange bitumineux, la flamme étant protégée par un tube à flamme qui arrive au delà de la région d'extinctbn, les gaz de chauffage étant ramenés, après l'extinction de la flamme, du tube à flamme vers la chambre d'introduction en passant par le séchoir à tambour, et en ce qutéventuellement, on fournit un supplément de chaleur à la chambre d' introduction. Grâce au procédé selon l'invention, dans la hutte d'évacuation des gaz d'échappement, qui constitue une chambre d'introduction, il se produit déjà un premier préchauffage de la matière minérale en vrac par les gaz d'échappement ramenes du séchoir à tambour. Toutefois, ces gaz d'échappement baignent tout d'abord essentiellement à contre-courant de l'introduction de la matière les éléments transporteurs sous forme de gouttière res oscillantes, disposés les uns en dessous des autres avec une inclinaison croissante, de préférence entraînées mécaniquement et revêtues de matière facilitant le glissement et assurent ainsi un transfert intense de chaleur au courant de matière par l'intermédiaire des gouttières.Le liant amené aux points de renversement du courant de matière atteint alternativement la surface du courant de matière ce qui, en combinaison avec le fait que l?on s'efforce de diviser finement le liant, assure une introduction uniforme de celui-ci dans le courant de matière. L'inclinaison croissante des éléments transporteurs en direction de I'entrée du tambour tient compte du fait que la proportion de liant dans la matière augmente sans cesse à mesure qu'elle traverse la chambre d'introduction, et que, par suite, elle devient de plus en plus collante. Grâce au guidage de la flamme et des gaz par le tube à flamme, qui arrive très au delà de la région d'extinction de la flamme, et grâce à la déviation du courant de gaz de chauffage à contre-courant, c'est-à-dire à son renvoi à la chambre d'introduction, la chaleur necessaire est tansmise avec ménagement à la matière. Puisqu'il n'y a pas de contact direct avec la flammé, une combustion du liant est exclue, et étant donné que les gaz de chauffage brûles et recyclés s ont un comportement à peu près inerte vis-à-vis du liant, il ne peut pratiquement pas se produire de dommages par oxydation. Grâce aux agencements intérieurs du tambour, on arrive à ce que la matière, pratiquement distribuée en un rideau sur toute la section du tambour, soit déversée de façon uniforme et répétée et de la chaleur est transmise à la matière à la fois par contact avec le tube à flamme, c'est-à-dire par conduction, et par les gaz de chauffage, c'est-à-dire par convection. En ce qui concerne le transport du courant de matière à travers le tambour, un mode d'exécution est caractérisé en ce que la matière qui repose sur le tube à flamme est continuellement enlevée, pendant la rotation du séchoir tambour, par des racles parallèles à l'axe du tube à flamme. Grâce à cette mesure, on évite avec certitude des incrustations partiellement possibles, et on élimine ainsi le risque de surchauffes éventuelles. La longueur du tube à flamme est calculée de façon telle que la flamme et les gaz de chauffage slécoulent à travers le tube à flamme jusqu'au début de la region du séchoir à tambour qui mène à la chambre d'extraction. Selon un mode dtexécution, pour le transport de la matière à travers la chambre d'introduction, les éléments transporteurs prevus sont des gouttières oscillantes. Ces gouttières sont de préférence larges et relativement planes. Quant au nombre des éléments transporteurs à prévoir, on propose dele déterminer de façon telle que le courant de matière dans la chambre d'introduction subisse au moins deux renversements de sa position sur les éléments transporteurs. Un mode d'exécution qui permet d'obtenir en e été une fixation suffisante de la poussière par l'eau est caractérisé en ce qu'au-dessus de ltélément transporteur qui fait suite au récipient d'introduction, un supplément d'eau est appliqué au besoin à la matière minérale en vrac par des buses. A ce propos, il faut mentionner les possibilités connues de réglage automatique de la teneur en humidité de la matière en vrac. Comme on l'a déjà dit, il faut fournir de la chaleur à la matière en vrac dans le récipient d'introduction. A cet effet, un mode d'exécution est caractérisé en ce que par réglage d'un papillon, qui commande la section de la tubulure à gaz d'échappement raccordée à la chambre d'introduction, les gaz de chauffage passent partiellement ou totalement par les tubes de chauffage qui traversent le recipient d'introduction. Ces tubes de chauffage peuvent aussi être conçus pour pouvoir être fermés séparément. Dans la mesure où il s'agit d'enrober essentiellement des grains grossiers, on peut faire en sorte que lorsque le. papillon est fermé et lorsque les tubes de chauffage sont fermés, les gaz de chauffage affluent au récipient d'introduction par la paroi à jalousie de celui-ci. I1 est à conseiller que le transfert de la matière des éléments transporteurs au séchoir à tambour s'effectue, depuis ltélément transporteur situé tout en bas et au-dessus du séchoir à tambour, en passant par une goulotte qui passe sur le tube à flamme. Ainsi, la matière est dirigée uniformément vers le tambour et on évite les accumulations sur le tube de tambour. La goulotte est -revêtue d'une couche facilitant le glissement de la matière. Quant à l'alimentation de l'installation de malaxage en matières mine raIes, il est à conseiller qu'elle s'effectue par une bascule à courroie ou une bascule de passage, et que la grandeur de poids déterminée par cette bascule commande l'amenée des/quantités de liant. Le procédé résout complètement le problème posé. Etant donné que le courant de matière est chauffé en douceur et subit seulement l'action de gaz d'échappement, qui ont une teneur en chaleur relativement faible à des tempeatures de 180 à 2500 C, et étant donné le mode d'introduction proposé du liant, il s'établit une surface de contact relativement grande entre les surfaces de la matière en vrac et le liant qui arrive, et on obtient un étalement immédiat de celui-ci, au plus tard lors de I'entrée dans le tambour. L'échange de matière entre-l'eau et le bitume sur les surfaces des solides minéraux s'effectue de façon pratiquement continue, de sorte que les gaz d'échappement, qui entrassent la fraction de poussière residuelle formée, n'ont généralement plus besoin d'être soumis ensuite à une filtration (pour la protection de l'environnement). Le procédé selon l'invention est expliqué plus préci sément ci-après à propos des dessins, qui représentent schémati- quement une installation appropriée à sa mise en oeuvre, et dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de l'installation, et la figure 2 est une vue en coupe transversale du séchoir à tambour suivant la ligne A-B, c > est-à-dire dans la direction d'introduction. L'installation 1 comprend essentiellement un séchoir à tambour 2 chauffé à courant direct dont la flamme, dépassant la région d'extinction, est recouverte d'un tube à flamme 3 disposé de façon fixe dans le tube de séchoir et relié à la paroi de brûleur 4 de la chambre d'alimentation 5. Les gaz de chauffage atteignent un bouclier de retenue 6, dont la région marginale 7 est ouverte en forme de cuvette contre le sens d'écoulement des gaz de chauffage, de manière à inverser leur sens d'écoulement. L'inversion de cet écoulement est favorisée par le tirage de la tubulure à gaz d'échappement 8 raccordée à la chambre d'introduction 5 en sa région supérieure. Le bouclier 6 est solidaire de la paroi postérieure de la chambre d'extraction 9 et présente des dimensions telles qu'il existe seulement, vis-à-vis de la péripherie du tambour, un interstice 10 n'entravant pas la rotation du tambour. D'autre part, en sa région inférieure, le bouclier de retenue 6 est coupé dans la mesure voulue pour former pour le mélange un passage suffisant 11 menant à la goulotte 12 reliée à la chambre d'extraction 9. Quant à la constitution de la chambre d'introduction 5, essentielle à l'invention, il faut retenir que dans celle-ci, le séchoir à tambour 2 s'engage par le joint à interstice annulaire 13 et ltépaulement 14. Dans la région inferieurede la chambre d'introduction 5, celle-ci est limitée par la paroi de brûleur 4, qui porte le tube à flamme 3 et le brûleur 15. Audessus du tube à flamme 3 qui s'engage de façon centrée dans le tambour et au-dessus de la limite extérieure du brûleur, la chambre d'introduction 5 est prolongée vers l'arrière, en gradin, par le fond 16. La chambre d'introduction 5 mène alors à une cheminée rectangulaire 17 fermée vers le haut par un récipient d'introduction en forme du auge 18 et par un papillon 19, qui commande la section de la tubulure à gaz d'échappement 8. Le récipient d'introduction 18 est muni de plusieurs tubes de chauffage 20 traversant la matière minérale et débouchant dans la tubulure à gaz d'échappement 8, au-dessus du papillon 19. En réglant le papillon, on peut régler le débit de gaz passant par ces tubes de chauffage 20. En outre, au moins une des parois inclinées du récipient constitue une paroi à jalousie 21 par laquelle il est possible, en outre, d'introduire directement les gaz de chauffage dans la matière. La matière est transférée au récipient d'introduction 18 par la courroie transporteuse 22 et conduite, par un tiroir rond 23, sur trois gouttières oscillantes 24 à 26 revetues d'acier VA, disposées l'une en dessous de l'autre avec une inclinaison croissante et entraînées mécaniquement, chaque gouttière oscillante chevauchant celle qui se trouve au-dessus. La gouttière oscillante 26 conduit la matière au tambour 2 en passant par une goulotte 35, qui s'applique par-dessus le tube à flamme 3. Aux points de renversement 27 et 28 du courant de matière, pendant qu'il est transporté par le système de gouttières oscillantes, le liant bitumineux est introduit dans le courant de matière par les dispositifs d'injection 29 et 30. Les solides minéraux sont à vrai dire déjà préchauffés dans cette région mais ne sont pas encore complètement séchés. Le liant bitumineux fixe les solides en grains par une surface de contact relativement petite. Si les matières minérales introduites sont relativement sèches, on peut les mouiller d'eau, afin de fixer la poussière, au moyen d'un dispositif d'arrosage 31 prévu au-dessus de la gouttière transporteuse 24. Dans le tambour tournant légèrement incliné 2, le mélange est saisi par les éléments de levage et de transport 32, déversé avec distribution et transporté par le tambour 2 en direction de la goulotte d'évacuation 12. Par la chaleur transmise par le tube à flamme 3 et les gaz de chauffage en reflux, les matières minérales et le mélange sonichauffés dans une mesure telle que les différentes particules minérales s'enrobent d'une pellicule uniforme et cohérente de liant. La fixation de la poussière, assurée primitivement par la pellicule d'eau adhérente, est assumée alors par le liant. Aux éléments de levage et de transport 32 sont reliées des entretoises 33 dirigées radialement et portant à leur tour une racle 34. I1 y a de préférence plusieurs racles 34 et celles-ci détachent le mélange déversé par les éléments de levage et de transport 32 et reposant éventuellement sur le tube à flamme. -REVENDICATIONS- 1. Procédé visant à enrober d'un liant bitumineux une matière minérale en vrac de préférence criblée - habituellement stockée dans des dépôts séparés par fractions et réunies en proportions prescrites tirées de ces dépôts - pour fabriquer un mélange bitumineux plus ou moins chaud dans une installation de malaxage, procédé caractérisé en ce qu'au sein de l'ensemble constituant à la fois une hotte d'évacuation des gaz d'échappement d'un séchoir à tambour et une chambre dtintroduction, on introduit dans un récipient d'introduction formé dans cet ensemble la matière minérale en vrac ayant la teneur en eau qui résulte du stockage, en ce que dans le récipient d'introduction on fournit de la chaleur à cette matière au moyen de gaz d'échappement, qui la baignent et/ou qui sont introduits directement ou indirectement, et l'on amende de façon essentiellement continue la matière en vrac ainsi préparée sur un système prévu dans la chambre d'introduction, également chauffé par les gaz d'échappement et formé d'éléments transporteurs disposés en cascade les uns en dessous des autres dans la direction de transport, et présentant une inclinaison croissante dans le sens d'écoulement, chaque élément transporteur chevauchant l'élément transporteur situé au-dessus, en ce qu'en outre, chaque fois que la matière en vrac est transférée à l'élément transporteur situé en dessous, il s'effectue pratiquement un renversement de la position de la matière d'un élément transporteur à l'autre, et dans la région de chaque point de renversement du courant de matière en vrac entre les éléments transporteurs, qui font un angle entre eux, on amène à cette matière du liant bitumineux finement divisé dirigé sur le courant descendant de matière, le mélange ainsi préparé étant transféré au séchoir à tambour chauffé à courant direct, muni d'éléments d'introduction, de levage et de transport en eux-mêmes connus, qui sont les agencements intérieurs du tambour, en vue d'une nouvelle absoxption de chaleur et de la formation d'un mélange bitumineux, la flamme étant protégée par un tube à flamme qui arrive au delà de la région d'extinction, les gaz de chauffage étant ramenés, après l'extinction de la flamme, dù tube à flats vers la chambre d'introduction en passant par le séchoir à tambour, et en ce qu'éventuellement, on fournit un supplément de chaleur à la chambre d'introduction. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière qui repose sur le tube à flamme est continuellement enlevée, pendant la rotation du séchoir à tambour, par des racles parallèles à l'axe du tube à flamme. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la flamme et les gaz de chauffage s'écoulent à travers le tube à flamme jusqu'au début de la région du séchoir à tambour qui mène à la chambre d'extraction. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments transporteurs sont des gouttières oscillantes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications I et 4, caractérisé-en ce que le courant de matière dans la chambre d'introduction subit au moins deux renversements de sa position sur les éléments transporteurs. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 5, caractérisé en ce qu'au-dessus de l'élément transporteur qui fait suite au récipient d'introduction, un supplément d'eau est appliqué au besoin à la matière minérale en vrac par des buses. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que par -réglage d'un papillon, qui commande la section de la tubulure à gaz d'échappement raccordée à la chambre d'introduction, les gaz de chauffage passent partiellement ou totalement par les tubes de chauffage qui traversent le récipient d'introduction. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisé en ce que lorsque le papillon est fermé et lorsque les tubes de chauffage sont fermés, les gaz de chauffage affluent au récipient d'introduction par la paroi à jalousie de celui-ci. 9, Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 4 et 6, caractérisé en ce que le transfert de la matière steffec- tue, depuis l'élément transporteur situé tout en bas et audessus du séchoir à tambour, en passant par une goulotte qui passe sur le tube à flamme. 10. Procédé sein la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de la chambre d'introduction en matières minéra les s'effectue par une bascule à courroie ou une bascule de passage et que la grandeur de poids déterminée par cette bascule commande l'amenée des quantités de liant.