Brevet FR2460704A1 — publié le 19810130

L'invention concerne un dispositif pour le traitement mécanique, thermique ou chimique d'une substance susceptible de s'écouler, en particulier une suspension, par au moins un fluide. Il peut s'agir par exemple d'une opération de lavage d'un sel brut au moyen d'une saumure pure. Dans ce cas, les impu- retés du sel brut doivent être extraites de celui-ci par lavage et éliminées par décantation ou sédimentation. A titre d'exemple d'un dispositif pour le traitement chimique de substances susceptibles de s'écouler, on mentionnera des récipients agitateurs de différents modèles. Leur r8le prin- cipal est de réunir et de mélanger les éléments mis en réaction. A titre d'exemple d'un dispositif pour le traitement thermique de substances susceptibles de s'écouler, on connaît les échangeurs de chaleur. Dans le cas de l'échangeur de chaleur à action directe, son rôle principal est de réunir, de mélanger et, le cas échéant, de séparer ensuite les éléments, par exemple dans un appareil à garnissage. En ce qui concerne le traitement mécanique de substan- ces suceptibles de s'écouler dans le sens de l'invention, on cite- ra des appareils et des récipients de sédimentation,des hydrocy- clones, des dispositifs de triage et de tamisage, o l'on fait intervenir la force de gravité. Avec de tels dispositifs, il est fréquent que l'on ap- plique la totalité des modes de traitement cités, c'est-à-dire aussi bien mécanique que chimique ou thermique, isolément ou en combinaison. Avec les appareils de traitement mentionnés, des exi- gences tout à fait particulières sont imposées quant au temps de séjour des éléments. C'est ainsi qu'il peut être par exemple exigé que les particules solides d'une suspension à traiter res- tent dans toute la mesure du possible en contact avec le fluide de traitement pendant le même laps de temps, calculé à partir de l'instant o les particules entrent en contact avec le fluide jusqu'à l'achèvement du traitement ou jusqu'à ce que les parti- cules sortent du dispositif. En particulier, il ne doit pouvoir se former, le long du courant de traitement, aucune zone morte dans laquelle le temps de contact disponible pour le traitement serait nettement plus long que le temps de contact moyen sur l'ensemble du courant de traitement. Dans des appareils antérieurement connus, permettant d'effectuer isolément ou en combinaison des traitements mécani- ques, thermiques et chimiques, l'adaptation spécifique du spectre de temps de séjour au spectre granulométrique n'est palcontre possible que de manière imparfaite. Les temps de traitement des grains surdimensionnés et sous-dimensionnés sont respectivement réduits et augmentés de façon indésirables dans les appareils antérieurement connus. Avec la présente invention, on veut parvenir à ce que le traitement mécanique, thermique ou chimique d'une substance susceptible de s'écouler, effectué isolément ou en combinaison, se déroule de telle sorte que dans le cas de fluides exempts de particules, un spectre étroit et parfaitement défini de temps de séjour soit maintenu et que dans le cas d'une suspension conte- nant des particules à traiter,leur spectre de temps de séjour soit adapté spécifiquement au spectre granulométrique. Dans un dispositif pour le traitement mécanique, ther- mique ou chimique d'une substance susceptible de s'écouler, en particulier d'une suspension, par au moins un fluide, ce but est atteint d'après l'invention par le fait qu'il est prévu au moins une zone de traitement qui est pratiquement verticale dans l'es- pace et est parcourue de bas en haut par le fluide de traitement et dans laquelle est introduite la substance susceptible de s'é- couler qui doit être traitée, le profil de la zone de traitement parcouru par le courant variant progressivement ou par échelons de bas en haut et, en outre, le courant étant dirigé essentiel- lement en zig-zag dans la zone de traitement par la forme donnée à la paroi de celle-ci et/ou par des garnitures incorporées, afin d'obtenir une turbu- lence définie au niveau des arêtes vives de la paroi et/ou des garnitures incorporées. D'après une forme de réalisation possible, cet écoulement recherché est obtenu par le fait que la zone de traitement est délimitée entre des pa- rois en forme de zig-zag. On peut augmenter la capacité du dispositif en disposant plusieurs zones de traitement parallèlement les unes aux autres et en les raccordant entre elles. D'après une forme de réalisation préférée, le profil de la zone de traitement parcouru par le courant s'élargit progressivement dans le sens de l'écoulement; de telles zones de traitement sont alors disposées en éventail et reliées en parallèle, de telle sorte que chaque zone de traitement présente, avec sa voisine, une paroi commune, limitant les deux zones. D'après une autre forme de réalisation possible, les zones de traite- ment sont annulaires et le profil parcouru par le courant s'élargit progressi- vement dans le sens de l'écoulement; de telles zones de traitement sont emboi- tées coaxialement les unes dans les autres. Dans la zone de traitement suivant l'invention, dans laquelle l'inten- sité du courant varie avec la variation du profil parcouru par le courant, un spectre granulométrique plus large est traité avec un temps de séjour approxi- mativement égal. D'ailleurs, l'objet de l'invention va être décrit et expliqué de fa- çon plus détaillée à l'aide de quelques exemples de réalisation illustrée par les dessins. La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un pre- mier exemple de réalisation. Les figures 2 et 3 représentent axoncnétriquement un deuxième et un troisième exemples de réalisation en détail. La figure 4 illustre un autre exemple de réalisation, représenté axonométriquement en élévation. La figure 5 montre un exemple de la figure 4 en coupe longitudinale schématique. La figure 6 est une vue en coupe, faite suivant la ligne VIVI de la figure 5. Le dispositif pour le traitement mécanique, thermique ou chimique d'une substance susceptible de s'écouler, en parti- -4 culier une suspension, par au moins un fluide, comporte au moins une zone de traitement qui est désignée par 1 sur toutes les figures. La zone de traitement est pratiquement verticale dans l'espace. C'est-à-dire qu'une légère inclinaison de la zone de traitement par rapport à la verticale est possible, comme on le verra ultérieurement dans quelques formes de réalisation. La zone de traitement est parcourue de bas en haut par un fluide de traitement qui est introduit par une conduite 2.La substance susceptible de s'écouler que l'on doit traiter est introduite dans la zone de traitement par une conduite 3. Le profil de la zone de traitement parcouru par le cou- rant varie progressivement ou par échelons de bas en haut. Les figures 1 et 5 montrent que le profil s'élargit de bas en haut. La zone de traitement est munie de parois 4 en forme de zig-zag, comme on peut le voir de manière particulièrement claire sur les figures 1, 5 et 6, ou bien il y est prévu des garnitures incorporées 5 en forme de zig-zag. De telles garnitu- res sont représentées axonométriquement sur les figures 2 et 3. Ces parois ou garnitures incorporées dirigent le cou- rant à travers la zone de traitement, de telle manière qu'il se produise une turbulence définie au niveau de chacune de leurs arêtes vives. Ce guidage du courant ne laisse aucune zone morte. La variation du profil de la zone de traitement parcouru par le courant s'accompagne d'une variation correspondante de la vitesse d'écoulement. Les zones o l'écoulement est plus lent ou se ra- lentit sont prévues et dimensionnées pour le traitement des plus petites particules du spectre granulométrique. Afin d'accroître la capacité, quelques zones de traite- ment sont disposées et réunies en parallèle, comme le montre la figure 1. Un mode de construction du dispositif de l'invention, économisant de la place et des matériaux, est représenté sur les figures 4 à 6 pour le cas de zones de traitement qui s'élargis- sent progressivement'de bas en haut. Les zones de traitement sont directement contiguës, de telle manière que chaque zone de traitement présente, avec sa voisine, une paroi commune qui délimite respectivement les deux zones d'un côté. Il en résulte une structure en éventail, comme on peut le voir en particulier sur la figure 5. Les diffé- rentes zones ont chacune une section transversale rectangulaire. D'après une autre forme de réalisation, les zones de traitement ont une forme annulaire. Elles sont disposées coaxia- lement les unes par rapport aux autres et sont emboîtées les unes dans les autres. Une vue erf coupe longitudinale axiale de ce dispositif a le même àspect que celle de la figure 5. Toute- fois, les zones sont des structures coniques à symétrie de révo- lution. Le mode de fonctionnement du dispositif, transposable de façon universelle à d'autres traitements mécaniques, thermi- ques,chimiques ou combinés, va maintenant être décrit à titre d'exemple à propos d'une opération de lavage et de séparation. Une suspension souillée doit être traitée par un liqui- de de lavage. Les particules de matières solides doivent être séparées des matières souillantes. Par exemple, il s'agit de traiter du sel brut avec une saumure pure. - Le sel brut, qui est souillé par des éléments en solu- tion ou non dissous, est lavé à contre-courant dans le dispositif avec une saumure pure. Dans l'équipement utilisé à cet effet, par exemple du type de celui qui est représenté sur les figures 5 et 6, d'alimentation en sel brut s'effectue chaque fois par l'en- tonnoir 3 disposé latéralement, dans la partie supérieure de la zone de traitement. La saumure pure parvient par le bas dans la zone de traitement par la conduite 2. Dans chaque section de la zone de traitement, délimitée par deux coudes voisins de la paroi, il règne, par suite de l'élargissement progressif de la- zone de traitement, une force d'entraînement moyenne prédominante, si bien qu'on peut associer-une grosseur de particules-définie à chaque niveau de l'appareil. De la sorte, on parvient à retenir dans la zone de traitement, en tête de l'appareil les petites particules qui risquent d'être entraînées dehors et au bas de l'appareil les grosses particules qui sédimentent fortement, et à les soumettre au processus de lavage pendant un temps de séjour semblable, de même que les particules de grosseur moyenne. Pour des raisons de bilan, lorsqu'on opère de manière stationnaire, on extrait en tête de l'appareil un courant.de- particules contenant principalement des petites particules de sel ainsi que des matières en suspension et, au bas de l'appareil, un courant de particules contenant principalement des grosses particules ainsi que des matières se déposant en eau coulante, courants qui correspondent ensemble au courant de particules au niveau de l'entonnoir d'alimentation. REVENDICATIONS 1. Dispos-itif pour le traitement mécanique, thermique ou chimique d'une substance susceptible de s'écouler, en parti- culer une suspension, par au moins un fluide, caractérisé en ce qu'il est prévu au moins une zone de traitement qui est pratique- ment verticale dans l'espace et qui est parcourue de bas en haut par le fluide de traitement et dans laquelle est introduite la substance susceptible de s'écouler qui doit être traitée, le pro- fil de la zone de traitement parcouru par le courant variant progressivement ou par échelons de bas en haut et, en outre., le courant étant dirigé essentiellement en zig-zag dans la zone de traitement par la forme donnée à la paroi de celle-ci et/op par des garnitures incorporées, afin d'obtenir une turbulence définie au niveau des arêtes vives de la paroi et/ou des garnitures in- corporées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de traitement est délimitée entre des parois en forme de zig-zag. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs zones de traitement sont disposées et réunies en parallèle les unes avec les autres. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil de la zone de traitement parcouru par le courant s'élargit progressivement dans le sens de l'écoulement. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caracté- risé en ce que les zones de traitement sont juxtaposées et réunies en parallèle, chaque zone de traitement présentant, avec sa voisine, une paroi commune qui limite les deux zones, de telle sorte que toutes les zones de traitement, vues ensemble en coupe longitudinale, forment une structure en éventail. 6. Dispositif selon la revendication 1 ou 3, caracté- risé en ce que les zones de traitement sont annulaires, en ce que leurs profils parcourus par le courant s'élargissent progres- sivement dans le sens de l'écoulement et en ce que les zones de traitement annulaires sont- disposées coaxialement entre elles et emboîtées les unes dans les autres.