Brevet FR2509998A1 — publié le 19830128

DISPOSITIF POUR LA FORMATION ET LA SEPARATION SIMULTA- NEES D'UNE SUSPENSION. L'invention concerne un dispositif pour extraire de liquides des mélanges indésirables, de nature essentiellement colloïdale, le dispositif formant un système autonome, sans déchets. On connaît déjà des dispositifs pour la formation de suspensions, dispositifs dans lesquels on déstabilise des particules du mélange indésirable en ajoutant un agent de déstabilisation, une agitation dans des cuves de mélange conduisant à la formation d'agrégats à forte teneur en eau, lesquels peuvent être captés convenablement dans d'autres dispositifs (par exemple dans des filtres) ou dans un sys- tème de dispositifs (par exemple dans des cuves de sédimen- tation ou dans des décanteurs et des filtres) Les agrégats captés sont extraits périodiquement ou en continu de disposi- tifs de séparation, sous la forme d'une boue à forte teneur en eau, et dont l'extrait sec est de 0,01 à 1,0 %, boue qui est concentrée et déshydratée de façon à être placée dans un stockage définitif, sous la forme d'un déchet qui ne peut être utilisé si sa matière sèche est de 20 à 40 % Dans une forme de réalisation classique, chaque étape du procédé s'effectue dans un réservoir ou un équipement distinct, les réservoirs ou équipements étant reliés les uns aux autres par des tuyauteries ou des caniveaux Les dimensions et la disposition des différents équipements sont choisies selon les propriétés du liquide traité et les spécifications rela- tives aux propriétés du liquide traité, certains équipements pouvant être omis si nécessaire Il existe un procédé plus moderne, qui consiste en une combinasion d'équipements destinés à la formation et à la séparation d'une suspension, dans un seul ensemble possédant différentes unités inter- connectées dans lesquelles se déroulent les différentes étapes du procédé La boue provenant de ces équipements présente les mêmes caractéristiques que la boue de la forme de réalisation classique. Les inconvénients mentionnés ci-dessus peuvent être éliminés grâce à un dispositif salon l'invention, destiné à la formation et à la séparation simultanées d'une suspension, dispositif comprenant un réacteur et des équipements de régénération et de manipulation, l'invention ayant pour but de créer un dispositif de ce genre, dans lequel le réacteur, dans lequel se trouve un lit fluidisé d'un matériau granu- laire, est garni d'une tuyauterie d'alimentation du liquide traité, tuyauterie dans laquelle débouche l'amenée de l'agent de déstabilisation. L'amenée de l'agent de déstabilisation est raccordée à la tuyauterie d'entrée du liquide traité avant de déboucher dans le lit fluidisé Le temps pendant lequel l'agent de déstabilisation et le liquide traité s'écoulent ensemble avant de déboucher dans le lit fluidisé est supérieur à 120 s ou inférieur à 120 s, et le réacteur est raccordé d'une part à un équipement destiné à soutirer Ies grains enrobés, et d'autre part à un équipement destiné à réalimenter le lit fluidisé L'équipement de soutirage des grains enrobés est, par son orifice de sortie, raccordé au dispositif de régéné- ration, lequel est relié à une cuve de stockage permettant la réalimentation du lit fluidisé L'équipement de régénération peut être raccordé par une tuyauterie à l'équipement de dosage de l'agent de déstabilisation. On peut insérer entre l'équipement de soutirage des grains enrobés et l'équipement de réalimentation du lit fluidisé un équipement de broyage, lequel peut aussi se trouver dans le lit fluidisé du matériau granulaire Le lit fluidisé est formé de grains présentant une masse volumique pouvant aller jusqu'à 5200 kg/m 3, et de dimensions 5 mm. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'on peut choisir le rapport entre les agrégats secs et les agrégats à forte teneur en eau, et en ce que le dispositif selon l'invention peut être aussi utilisé pour le renforcement d'installations existantes équipées d'un dispositif destiné à séparer les agrégats à forte teneur en eau Dans ce cas, les agrégats à forte teneur en eau formés par le dispositif selon l'invention présentent des propriétés de séparation et de déshydratation plus avantageuses que les agrégats formés par les dispositifs classiques Un autre avantage du dispositif selon l'invention réside en ce que, quand la nature des agrégats anhydres solides est importante, on peut réaliser d'importantes économies au niveau des équipements de sépara- tion, en créant une technologie sans déchets Quand on uti- lise des sels d'aluminium, les déchets sont une matière première intéressante pour la production de l'aluminium; quand on utilise des sels ferriques en tant qu'agent de déstabilisation, les déchets peuvent être utilisés dans des usines métallurgiques De même, on peut utiliser-en tant que matériau filtrant les grains enrobés du lit fluidisé. L'invention sera mieux comprise en regard de la descrip- tion ci-après et des dessins annexés, qui représentent des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: La Figure la présente un réacteur pour faible rendement selon l'invention; La Figurelb présente un réacteur pour rendement moyen selon l'invention-; La Figure lc présente un réacteur pour rendement é 1 evé selon l'invention; Les Figures 2, 3 et 4 présentent différentes formes de réalisation de dispositifs selon l'invention. Le dispositif selon l'invention est formé d'un réacteur 1, de section circulaire ou rectangulaire, possédant une alimentation 2 pour le liquide traité L'envoi de l'eau dans le lit fluidisé du matériau granulaire s'effectue à l'aide d'un équipement dont la construction dépend essentiellement des dimensions du dispositif Sur la Figure la, cet équipe- ment se présente sous la forme d'une fente 4, sur la Figure lb sous la forme d'orifices de distribution 5 et sur la Figure lc d'un fond intermédiaire, dont les trous sont garnis de buses 7 ou de tubes courbés 8, ou d'un autre type d'équi- pement, par exemple celui utilisé dans les stations de fil- trage rapide des réseaux d'alimentation en eau Le lit fluidisé 3 de matériau granulaire est limité par une limite 9 au-dessus de laquelle se trouve une couche protectrice de liquide, dont un orifice d'évacuation, dont la construction dépend des dimensions du réacteur, assure l'évacuation du liquide traité Sur la Figure la, il s'agit d'un déversoir tubulaire 11, sur la Figure lb d'un caniveau circulaire 12, et sur la Figure lc de caniveaux à déversoir 13 et de chemi- nées 14. Le dispositif selon les Figures la, lb et lc est rac- cordé de telle sorte qu'un liquide possédant une certaine quantité de l'agent de déstabilisation y pénètre, l'homogé- néisation de cet agent de déstabilisation s'effectuant plus de 120 S avant son introduction dans le lit fluidisé 3, ce dispositif assumant la fonction de préparer une suspension à une séparation ultérieure, sans que ne se manifeste l'aptitude du lit fluidisé 3 à subir une séparation propre. La Figure 2 présente un dispositif dans lequel l'homo- généisation de l'agent de déstabilisation s'est effectuée moins de 120-s avant sa pénétration dans le lit fluidisé 3, avec mise en oeuvre de l'aptitude du lit fluidisé à subir une séparation propre, et avec une utilisation simultanée du matériau granulaire, lequel présente une résistance-aux produits chimiques et aux contraintes mécaniques, par exemple au sable L'alimentation 15 de l'agent de déstabilisation provenant de l'équipement de dosage 16 pénètre dans l'équi- pement de séparation Le rendement de séparation est d'autant plus élevé qu'est plus convenablement effectuée l'homogénéi- sation de l'agent de déstabilisation avec de l'eau et qu'est plus faible la distance (exprimée en unités de temps) entre le point 17 d'homogénéisation et l'introduction du courant dans le lit fluidisé 3 On utilise habituellement pour l'homogénéisation les rapports hydrauliques obtenus par un rétrécissement du profil d'écoulement Avec cette disposi- tion, les mélanges déstabilisés s'agrègent sur la surface des grains du lit fluidisé 3 sous la forme d'un enrobage solide anhydre Il se crée un excès de masse progressif dans le lit fluidisé 3, excès qui devra au bout d'un certain temps être enlevé par un équipement 18 La construction de cet équipement dépend de la hauteur jusqu'à laquelle les grains enrobés doivent être transportés; l'équipement peut n'être formé que d'une tuyauterie avec un joint convenable, ou un siphon, ou un injecteur, ou une pompe Si les grains enrobés ne sont pas régénérés, ils sont transportés à une cuve de stockage 19 à l'aide de l'équipement 18 Quand on supprime l'aptitude du lit fluidisé 3 à subir une séparation, une partie des grains non-utilisés est transportée dans le lit fluidisé 3 par l'équipement 23, à partir du stockage 22 Habituellement, le transport des grains est effectué par l'équipement 23 par un procédé hydraulique ou mécanique. S'il est plus avantageux de régénérer les grains enro- bés, ils sont transportés, à l'aide de l'équipement 18, dans l'équipement de régénération 20, dans lequel la régénération peut être effectuée mécaniquement par broyage de la couche d'enrobage, ou en utilisant des méthodes physiques (par séchage et refroidissement) La régénération peut aussi être réalisée par voie chimique, par dissolution de la couche d'enrobage Il est avantageux de combiner une régénération chimique à une réactivation de l'agent de déstabilisation, qui pourra ensuite être ramené par la tuyauterie 21 à l'équi- pement de dosage 16, les grains originaux étant transportés au stockage 22 pour réalimentation du lit fluidisé Sauf si les grains enrobés sont régénérés, il est possible de les utiliser, de préférence en tant que matériau filtrant Dans ce cas, ils sont stockés dans le stockage 19 avant d'être transportés dans la couche contenant l'eau. Le dispositif selon la Figure 3 est utilisé quand on emploie une fois de plus la couche d'enrobage formant la suspension, ou bien en tant que matière première dans les unités de production d'aluminium ou de fer, ou en tant que matériau de base dans d'autres usines utilisant cette techno- logie Dans ces cas, on utilise pour le lit fluidisé 3 des matériaux qui peuvent être broyés aux dimensions originales requises, et dont les propriétés n'interfèrent pas, lors du traitement de la couche, avec la couche d'enrobage Le maté- riau pour le lit fluidisé 3 peut, si nécessaire, être un matériau broyé provenant d'autres unités utilisant cette technologie, un matériau broyé provenant d'une boue ayant subi un traitement thermique et provenant d'unités utilisant une technique classique, du minerai de fer ou de la bauxite, du charbon ou de la chaux broyée, ou d'autres matériaux naturels ou artificiels présentant des propriétés analogues. 2.509998 Les grains enrobés sont transportés par l'équipement 18 et séparés d'une part en une partie qui devra être broyée - dans un équipement de broyage 24 jusqu'aux dimensions néces- saires à la réalimentation du lit fluidisé 3 ou correspondant aux besoins d'autres unités, et d'autre part en une partie débarrassée de l'eau de transport au niveau du stockage 25, et stockée dans ce dernier jusqu'au transport jusqu'à l'unité de traitement. Le dispositif selon la Figure 4 possède les mêmes appli- cations que le dispositif selon la Figure 3, sauf que l'équi- pement de broyage 24 des grains enrobés se trouve dans le lit fluidisé 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 Dispositif pour la formation et la séparation simultanées d'une suspension, composé d'un réacteur et d'équipements de régénération et de manutention, dispositif caractérisé en ce qu'un réacteur ( 1) possédant un lit fluidisé ( 3) d'un matériau granulaire possède une tuyauterie d'alimentation ( 2) pour le liquide traité, dans laquelle pénètre une alimentation d'entrée ( 15) d'un agent de désta- bilisation. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de l'agent de déstabilisation est rac- cordée à la tuyauterie d'alimentation du liquide traité avant de déboucher dans le lit fluidisé, le temps pendant lequel l'agent de déstabilisation et le liquide traité s'écoulent ensemble avant de déboucher dans le lit fluidisé ( 3) étant supérieur à 120 s. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de l'agent de déstabilisation est raccordée à la tuyauterie d'alimentation du liquide traité en amont de son embouchure ( 4) dans le lit fluidisé, et que le temps pendant lequel l'agent de déstabilisation et le liquide traité s'écoulent ensemble dans le lit fluidisé est inférieur à 120 s, le réacteur étant raccordé d'une part à un équipement ( 18) de soutirage des grains enrobés, d'autre part à un équipement ( 23) de réalimentation du lit fluidisé. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que l'équipement de soutirage des grains enrobés est, par sa partie orifice de sortie, raccordé au stockage ( 19) des grains enrobés, et qu'il est raccordé au stockage sant un équipement de transport ( 23) pour réalimenter le lit fluidisé. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'équipement ( 18) de soutirage des grains enrobés est relié à un équipement de régénération ( 20), lequel est raccordé au stockage ( 22) pour la réalimen- tation du lit fluidisé. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'équipement de régénération ( 20) est relié par une tuyauterie ( 21) à un équipement ( 16) de dosage de l'agent de déstabilisation. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'entre l'équipement ( 18) de souti- rage des grains enrobés et l'équipement ( 23) de réalimen- tation du lit fluidisé est inséré un équipement de broyage ( 24). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'équipement de broyage ( 24) est installé dans le lit fluidisé de matériau granulaire. 9 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grains du lit fluidisé ont une masse volumique allant jusqu'à 5200 kg/m 3 et une dimension de 5 mm.