Brevet FR2510735A1 — publié le 19830204

Procédé et dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé L'invention concerne un procédé et un dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé. Elle s'applique notamment à l'égouttage constituant à la première phase du processus de séchage de matériaux tels que les phosphates qui ont subi, après leur extration d'une mine, un lavage à l'eau qui les a débarrassé de la plus grande partie de leurs particules les plus fines telles que les argiles Le matériau à sécher peut être aussi du sable, par exemple. L'opération d'égouttage consiste à déba rasser le matériau d'à peu près toute l'eau susceptible de l'entre par écoulement gravitaire. Elle précéde dans le processus le séchage proprement dit qui consiste à faire évaporer l'eau subsistante. On connaît, notamment par le brevet français nO 2 128 013 (SOGREAH) un procédé d'égouttage qui comporte les opérations suivantes - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et prélèvement de matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement. Dans le brevet français antérieur ce procédé est mis en oeuvre à l'intérieur d'une tremie. Il présente l'avantage d'assurer un égouttage relativement bon. Il présente cependant des inconvénients notamment dans le cas du traitement des phoshates à proximité de leur lieu d'extraction. L'égouttage ntest pas aussi rapide qu'on le souhaiterait, et le séchage qui doit suivre l'égouttage nécessite un nouveau déplacement du matériau. La présente invention a pour but de permettre d'obtenir simplement un égouttage rapide et complet, et d'effectuer un séchage ultérieur sans déplacement supplémentaire du matériau égoutté. Elle a notamment pour objet un procédé d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce procédé comportant les opérations suivantes - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de stécouler par percolation sur la hauteur de 11 empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de 11 eau libre, - évacuation de l'eau 'libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et prélèvement de matériau égoutté dans une partie intermédiaire- de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, -ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une opération de circulation forcée de gaz chaud à travers les parties de ltempilement non saturées d'eau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. Ce procédé comporte de préférence deux opérations successives de circulation de gaz chaud à travers le même matériau, à savoir - une opération de simple chauffage dans laquelle le gaz chaud circule en circuit fermé de manière à se saturer d'humidité et à éviter un refroidissement par évaportation d'eau, - puis une opération de séchage dans laquelle le gaz circule en circuit ouvert et est chauffé avant de traverser le matériau. La présente invention a également pour objet un dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce dispositif comportant - des moyens d'apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - des moyens d'évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empecher le niveau d'eau libre de s'élever, - et des moyens de prélèvement du matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement;;" suffisamment élevé au dessus de celui de 11 eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, - ce dispositif étant caractérise par le fait tu'il comporte en outre - une paroi inclinée à l'angle du talus natu 1 du matériau à égoutter pour que lesdits moyens d'apport forment sur cette paroi une couche de matériau présentant une épaisseur sensiblement constante et constituant ledit empilement, cette paroi étant perméable aux gaz tout en étant infranchissable par le matériau à égoutter, - un circuit de gaz muni d'une pompe pour faire traverser cette paroi perméable et cette couche de matériau par un gaz, - et un organe de chauffage pour chauffer ce gaz avant qutil traverse cette couche de matériau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. Ce dispositif comporte avantageusement en outre un entassement perméable de pierres disposé sous la paroi perméable, et la supportant, - le circuit de gaz faisant passer le gaz en série à travers cet entassement puis à travers cette paroi perméable, puis à travers la couche de matériau à égoutter, de manière que cet entassement assure à la fois une distribution uniforme du gaz et une réserve de chaleur. De préférence encore l'organe de chauffage est constitué par un capteur solaire. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit etre compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, entre remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un meme élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le meme signe de référence. La figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention, le plan de coupe étant perpendiculaire à la longueur du dispositif. La figure 2 représente une vue en coupe II-II de la paroi perméable de ce dispositif, le plan de coupe étant perpendiculaire à la fois au plan de la figure 1 et à celui de cette paroi. Le dispositif décrit est destiné à recevoir des phosphates lavés extraits d'un gisement dans un pays chaud, et à restituer ces phosphates complétement séchés. Il comporte un massif poreux de pierres 2 qui présente une section en triangle isocèle avec des côtés inclinés à 450, et qui s'étend rectilignement horizontalement sur une grande longueur. Ce massif est parcouru intérieurement par un tuyau longitudinal de distribution d'air chaud 4 muni d'ouvertures de distribution 6 et alimenté par une pompe à air 8 recevant l'air d'un capteur solaire 10. Ce massif sert de support à une paroi perméable 12 qui est appuyée sur ses flancs et qui le sépare d'une couche de phosphates 14 qui a été déversée sur son arête sommitale grâce à une bande transporteuse 16 qui est déplaçable longitudinalement et qui constitue lesdits moyens d'apport. La paroi perméable est généralement plane et constituée d'une tôle ondulée dont les lignes sommitales suivent les lignes de plus grande pente de la paroi et comportent des perforations surmontées de toits incurvé vers le bas (voir figure 2). Cette disposition empêche l'eau et le phosphate de pénétrer dans le massif 2. Le prélèvement se fait au bas du massif à l'aide de deux roues à godets 28 qui sont placées des deux côtés du massif, à sa base, et qui de même que la bande transporteuse 16, peuvent se déplacer sur toute la longueur du dispositif. Ledit "empilement" de phosphate se continue sans interruption au dessous du massif 2 par deux trémies convergente-divergente 30 qui s'étendent sur toute la longueur du massif. Ces trémies débouchent chacune au dessus d'un plateau récepteur inférleur 32 dont les bords relevés retiennent l'eau libre qui apparait par suite de la percolation de l'eau à travers l'empilement sur toute la hauteur de celui-ci. Cette eau est évacuée à l'aide d'une conduite 34.Le fond 36 du plateau 32 est amovible de manière à permettre l'évacuation du phosphate contenu dans la trémie 30, ceci chaque fois que ce phosphate est devenu insuffisamment perméable en raison de l'accumulation des particules d'argile qui subsistaient dans le phos- phate apporté et qui ont été entrainées vels le bas par l'eau en cours de percolation dans l'empilement. Le niveau d'eau libre dans le plateau 32 est par exemple situé à 2 mètres du niveau du prélèvement opéré par la roue 28, de maniere à permettre à l'eau arrivant à ce niveau de prélèvement de continuer à descendre sous l'action de la pesanteur sans être sensiblement gênée dans son déplacement par les forces capillaires agissant à partir du niveau d'eau libre. Selon une disposition particulière, lorsqu'une couche 14 a été constituée par apport de phosphate, l'air chaud provenant du cap- teur 10 et ayant traversé le massif 2, la paroi perméable 12 et cette couche est repris grâce à un couvercle 38 qui le reconduit à partir du sommet du massif, jusqu'à l'entrée du capteur solaire 10. Le couvercle est au moins partiellement constitué de panneaux mobiles de manière à permettre le déplacement des roues 28 lors du prélèvement. Ce circuit fermé évite une évaporation excessive de l'eau du phosphate, une telle évaporation pouvant soit refroidir le phosphate et donc diminuer l'efficacité de l'égouttage, soit nécessiter une puissance de chauffage accrue. Des volets mobiles 40 et 42 constituent un dispositif de commutation permettant après l'opération de chauffage simple effectuée en circuit fermé, de passer à une deuxième opération de chauffage qui assure le séchage complet du phosphate. Lors de cette deuxième opération le volet 40 est abaissé de manière à laisser l'air humide s'échapper dans l'atmosphère au sommet du massif, le volet 42 permettant alors l'alimentation du capteur solaire à partir de l'air atmosphérique froid et sec. Le volet 40 au sommet du couvercle 38 doit de plus être abaissé lors de l'apport de phosphate. L'avantage de la disposition particulière qui vient d'être décrite est d'éviter de consommer de l'énergie de chauffage pour évaporer une partie de l'eau qui aurait pu etre évacuée par percolation. Mais elle présente le désavantage d'obliger à installer un couvercle 38 de grandes dimensions et coûteux. Si l'énergie de chauffage est peu coûteuse, en raison par exemple d'un fort ensoleillement et d'un faible coût d'installation des capteurs solaires, il peut donc être préférable de ne pas adopter cette disposition. Le débit d'air peut être par exemple de 66 m3/h par mètre carré de section droite de l'écoulement dans le phosphate, la puissance correspondante étant de 0,13 Kwh par Kg d'eau évaporée pour obtenir une température de 46 C, ceci pour une épaisseur de la couche de phosphate 14 de 2 mètres. Dans le circuit d'air, le massif 2 et la paroi perméable doivent provoquer une perte de charge pour assurer une bonne répartition de l'air, qui traverse le phosphate. Ceci entraîne une perte de charge totale de 300 mm H20, la puissance de la pompe à air 8 étant choisie en conséquence. La vitesse de séchage 2 étant de 0,59 Kg d'eau par heure et m de surface du phosphate, le coût de l'énergie électrique utilisée est seulement voisine du quart de celle qui aurait été nécessaire avec le séchage par le fuel. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce procédé comportant les opérations suivantes - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaitre de l'eau libre - évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s élever, - et prélèvement de matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, - ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une opération de circulation forcée de gaz chaud à travers les parties de l'empilement non saturées d'eau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte deux cpérations successives de circulation de gaz chaud à travers le même matériau, à savoir - une opération de simple chauffage dans laquelle le gaz chaud circule en circuit fermé de manière à se saturer d'humidité et à éviter un refroidissement par évaporation d'eau, - puis une opération de séchage dans laquelle le gaz circule en circuit ouvert et est chauffé avant de traverser le matériau. 3/ Dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce dispositif comportant - des moyens (16) d'apport du matériau mouillé à la partie supérieure d'un empilement (14) de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - des moyens (34) d'évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et des moyens (28) de prélèvement du matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, - ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre - une paroi (12) inclinée à l'angle du talus naturel du matériau à égoutter pour que lesdits moyens d'apport forment sur cette paroi une couche de matériau (14) présentant une épaisseur sensiblement constante et constituant ledit empilement, cette paroi étant perméable aux gaz tout en étant infranchissable par le matériau à égoutter, - un circuit de gaz (4, 6, 8, 10) muni d'une pompe (8) pour faire traverser cette paroi perméable et cette couche de matériau par un gaz, - et un organe de chauffage (10) pour chauffer ce gaz avant qu'il traverse cette couche de matériau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le circuit de gaz comporte des moyens de commutation (40, 42) pour effectuer deux opérations successives de circulation de gaz chaud à travers le même matériau (14), à savoir - une opération de simple chauffage dans laquelle le gaz chaud circule en circuit fermé de manière à se saturer d'humidité et à éviter un refroidissement par évaporation d'eau, - puis une opération de séchage dans laquelle le gaz circule en circuit ouvert et est chauffé avant de traverser le matériau. 5/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un entassement perméable de pierres (2) disposé sous la paroi perméable (12), et la supportant, - le circuit de gaz (4, 6, 8, 10) faisant passer le gaz en série à travers cet entassement puis à travers cette paroi perméable, puis à travers la couche de matériau à égoutter, de manière que cet entassement assure à la fois une distribution uniforme du gaz et une réserve de chaleur. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe de chauffage est constitué par un capteur solaire (10). 7/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la paroi perméable (12) est généralement plane et constitué d'une tôle ondulée (20) dont les lignes sommitales (22) suivent les lignes de plus grande pente de la paroi et comportent des perforations (24) surmontées de toits (26) incurvé vers le bas.