Brevet FR2512456A1 — publié le 19830311

L'invention concerne un procédé et un équipement pour la production de granules solides de brai, sous la forme de cylindres à extrémités aplaties Le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir des granules de diverses tailles, avec pratiquement totale élimination d'humidité, et sans formation et dispersion de poussières dans l'environnement. La forme particulière des granules, qui sont lisses, sans aspérités ni bords effilés, permet d'éliminer aisément l'humidité de surfaè. on sait que l'un des problèmes à résoudre dans la production de granules de brai est l'élimination de l'humidité qui peut rester en surface ou être retenue dans des poches formées dans le brai à la suite, par exemple, d'un refroidissement non-graduel et non-uniforme. Un autre problème est l'élimination des poussières qui sont formées dans un certain nombre de systèmes de production connus et qui se dispersent dans l'environnement Dans un grand nombre d'usines de production de brai, ce dernier, extrudé sous la forme d'une masse pâteuse par l'intermédiaire d'ajutages spéciaux, est divisé en gra- nules qui tcatent sur une courroie en acier o elles sont refroidies en dessus par des jets d'air, en dessous par de l'eau qui est pulvé- risée sur la face inférieure de la courroie L'efficacité de ce sys- tême de refroidissement est plutôt limitée, et les dimensions des granules sont, en conséquence, limitées Dans d'autres usines actuel- lement en fonctionnement, le brai fondu est versé sur des courroies en acier inoxydable et refroidi par inmmrsion dans l'eau; ce brai est donc solidifié sous forme de larges plaques qui doivent ensuite être écrasées, engendrant la formation d'une poussière dense. Dans certains cas, le brai fondu est extrudé et tombe dans un réservoir rempli d'eau et de plusieurs mètres de profondeur; à la partie inférieure du réservoir, les longs segments de brai solidifié sont inégalement broyés par un dispositif à vis, engendrant là encore la formation d'une grande quantité de matière pulvérulente. Le plus souvent, les segments de brai sont formés avec une cavité intérieure qui se remplit d'eau. Eviter la formation de matières pulvérulentes relève d'un souci louable car ces matières retiennent une quantité importante d'eau lorsqu'elles sont humides, et se dispersent dans 1 ' environne- ment lorsqu'elles sont sèches, entrainant évidemnent des dcauages du point de vue écologique. Un autre prcblème à résoudre est d'éviter la formation de bulles à l'intérieur des granules Ces bulles sont généralement for- miées à la suite de brusques variations de température et contiennent souvent une certaine quantité d'humidité qui doit être éliminée. Pour résoudre ces problèmes, l'invention propose un procédé et un équipement permettant d'obtenir des granules de brai sans bulles internes et sous une forme qui permet d'éliminer aisément l'humidité de surface. Le procedé considéré évite également la formation et la dis- persion de matières pulvérulentes dans l'environnement. Selon le procédé conforme à l'invention, le brai est extrudé sous forme d'un boudin qui est transféré dans de l'eau et coupé en segments de la longueur souhaitée à l'aide d'un outil coupant ap- proprié Apres refroidissement, les segments sont séchés par un jet d'air chaud. Par extrusion et inmersion immédiate dans de l'eau, on obtient des granules de dimensions égales et importantes Grâce au type spé- cial de refroidissement utilisé, on évite que les granules adhèrent les uns aux autres, ce qui évite la formation de conglomérats de brai. Par ailleurs, les granules ainsi obtenus prennent la forme de cylindres aplatis à leurs extrémités, ce qui est également un objectif de l'invention et permet d'éliminer facilement l'humidité de surface du fait de l'absence d'aspérités ou de déformations de surface. La suite de la description se réfère aux dessins annexes qui représentent: figure 1, une vue schématique d'une installation de produc- tion de granules de brai conforme à l'invention, 12456 figure 2, la forme des granules obtenus conformément à l'invention. On voit sur la figure 1 que le brai fondu en provenance du réservoir 1 traverse un poste de pré-refroidissement 2 de type connu et parvient dans le récipient 3 qui est maintenu à niveau constant. Du récipient 3, le brai descend dans un tube horizontal de distribution 5 pourvu d'une série d'ajutages à débit variable con- trôlés par des robinets mnles non représentés De ces ajutages, sor- tent, en nombre égal, des boudins de brai 6 qui sont immergés dans le réservoir d'eau se trouvant en dessous, ces boudins desèndant verticalement vers un dispositif de coupe immergé dans l'eau. La profondeur d' imersion du dispositif de coupe est calculée de telle sorte que les boudins de brai, extrudés à l'état liquide, ont suffisamment de temps pour cacoencer à se refroidir et prendre une consistanoe pâteuse et molle à mesure qu'ils descendent vertica- lement dans l'eau C'est donc à l'état pâteux et mou que les boudins de brai atteignent le dispositif de coupe Le dispositif de coupe consiste essentiellement en un cylindre 7 qui tourne autour de son axe et qui porte une série de lames longitudinales qui, au cours de la rotation du cylindre, coupent les boudins 6 en prenant appui sur une surfaoe arrière; dans l'exemple représenté, la surfaoe arrière est èlle d'un cylindre 8 qui tourne à une vitesse légèrement diffé- rente de la vitesse de rotation du cylindre 7. Les boudins 6, de forme cylindrique, sont donc divisés en un grand nombre de segments qui, en raison de la pression exercée par les lames du cylindre 7, au cours de l'opération de coupe, pren- nent la forme représentée figure 2; chaque granule est constitué par un corps dont la partie èntrale 18 est arrondie et dont les ex- trémités 19 et 20 sont aplaties. Le cylindre 7 de la figure 1 est creux, et de l'eau y circule intérieurement Cette eau sort par une série de trous formés entre les lames, ce qui aide à détacher et ôter les segments de brai au moment o ils sont coupés. Les segments de brai coupés tombent sur le convoyeur à cour- roie 9 placé en dessous; de ce convoyeur, ils tombent sur un deu- xième convoyeurl O également totalement immergé dans l'eau Cette disposition est avantageuse si les deux convoyeurs 9 et 10 progres- sent à des vitesses différentes, le premier plus vite que le deuxième; elle évite que les granules soient en contact l'un de l'autre lors de leur première phase de refroidissement, soit lorsqu'ils sont en- core chauds, et évite qu'ils adhèrent l'un sur l'autre. Les granules sont alors déversés sur une courroie il en gril- lage d'acier; cette courroie sort dé réservoir 4, passant sous une série de souffleurs 12 ou dispositifs analogues; de là, les granules sont déversés dans des collecteurs 13 ou dispositifs analogues Le réservoir 4 est également équipé d'un système pour la décharge, le recyclage et le remplissage de l'eau qu'il contient, ce système se composant d'une conduite 15 avec système de refroidissement et fil- trage 16, l'eau étant ramenée au réservoir par l'intermédiaire d'un dispositif de pulvérisation 14, ou un dispositif analogue. Une autre conduite 17, raccordée au système d'adduction d'eau et au dispositif 14, permet d'introduire de l'eau fraîche dans le système. On décrira maintenant le fonctionnement d'une installation du type représenté, en se référant à l'exemple particulier d'un brai destiné à des électrodes Mais il est entendu que cette installation peut permettre le traitement de tout type de brai ou d'autres maté- riaux si l'on modifie les paramètres température et/ou dimensions. Le brai sort du réservoir 1 à une température de l'ordre de 3500 C. Du réservoir 1, le brai passe dans un poste de pré-refroidis- sement 2 opérant par circulation d'huile et conçu pour refroidir le brai à une température de l'ordre de 1700 C. On sait par expérience qu'avec une eau de refroidissement dans le réservoir 4 à une température de l'ordre de 28-350 C, la tem- pérature optimum pour le brai au moment de l'extrusion est environ de 700 C au dessus du point de ramollissement K S. 12456 Lorsqu'il s'agit de brai pour électrodes, cette température est de l'ordre de 1700 C. Le pré-refroidissement doit être lent et graduel Une élimi- nation trop rapide de la chaleur peut se traduire par un refroidis- sement excessif du brai sur les surfaces des canalisations dans les- quelles ce brai circule, et y amener la formation d'une couche su- perficielle solide Cette couche interdit toute circulation correcte du brai ainsi qu'un refroidissement ultérieur régulier. Du récipient 3 maintenu à température correcte, le brai passe dans le tube horizontal 5 qui est pourvu d'ajutages dont le diamètre est d'environ 20 mm, ces ajutages étant associés à des dispositifs de contrôle de débit. Le cylindre de coupe 7 divise les boudins 6 de brai en un grand noimbre de segments dont la longueur est de l'ordre de 4 cm et qui tctbent sur la courroie du convoyeur 9 La vitesse de la courroie est suffisamment élevée pour éviter que les granules ainsi formés s'entassent ou viennent en contact les uns des autres au cours de cette première phase de leur refroidissement. Au terne de la première phase de refroidissement, dont la durée est proportionnelle à la longuelrde la courroie du convoyeur 9, les granules acquièrent suffisamment de solidité en surface pour ne pouvoir adhérer les uns aux autres lorsqu'ils viennent en contact; ils peuvent alors être déversés sur la courroie du convoyeur 10 qui progresse à plus faible vitesse, ce qui permet de les laisser plus longtemps dans l'eau de refroidissement (environ 5- 11 mm) et évite d'allonger démesurément les dimensions de cette courroie et du ré- servoir 4 CT Ime on l'a dit précédemment, la température optimum de l'eau a été établie, par expérience, pour être de l'ordre de 28-35 o C. L'eau,déversée du réservoir 4 dans la conduite 15, est refroi- die et filtrée dans le dispositif 16 de facture connue, puis remise en circulation par le dispositif de pulvérisation 14. La conduite 17, raccordée au système d'adduction d'eau, permet d'amener de l'eau fraîche au réservoir pour tenir compte des pertes en eau et pour maintenir constant le niveau d'eau dans le réservoir. Au terme de la période de refroidissement, les granules sont déposés sur la courroie il qui sort du réservoir et amène ces gra- nules sous une série de souffleurs 12 qui les sèchent Pour faciliter cette opération, il est recommandé d'utiliser un grillage d'acier pour la courroie il. La température de l'air soufflé par les souffleurs est de l'ordre de 60 'C Les souffleurs sont, de préférence, du type échan- geur de chaleur à vapeur et tubes à ailettes. Avec les paramètres qui viennent d'être indiqués, il est possible de refroidir correctement des granules de brai sans provo- quer la formation de bulles à l'intérieur de ces granules, ces bulles pouvant être rétentrices d'eau. On évite aussi la formation d'ondulations superficielles, les granules obtenus ayant une surface ronde et lisse, sans aspérités ni angles pouvant rendre difficile le séchage final. Il est entendu que la description qui précède a été faite à titre d'exemple non limitatif, et que des variantes peuvent être envisagées sans, pour cela, sortir du cadre de l'invention. T 2456 REVENDICATIONS 1 Procédé pour la production de granules solides de brai, caractérisé en ce qu'il consiste à pré-refroidir le brai fondu à une température d'environ 70 C supérieure au point de ramollissement de ce brai, à extruder ensuite le brai par l'intermédiaire d'ajutages à refroidir partiellement et de manière calibrée les boudins extrudés de brai dans de l'eau, à couper les boudins en granules, à soumettre ensuite les granules à un refroidissement final dans de l'eau, puis à les soumrettre à un séchage final à l'air chaud. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température d'extrusion du brai est comprise entre + 140 C et + 190 C, la température de l'eau de refroidissement étant comprise entre 28 C et 35 C. 3 Equipement pour la production de granules solides de brai obtenus selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval d'un dispositif de pré-refroidissement de brai fondu ( 2), un dispositif à plusieurs ajutages ( 5) pour extruder le nmême nombre de boudins de brai ( 6), un dispositif ( 7, 8) pour couper ces boudins en segments de longueur prédéterminée, un dispositif ( 9) pour collecter ces segments ou granules sans qu'ils soient en contact les uns des autres et les transporter vers d'autres dispositifs col- lecteurs et convoyeurs ( 10, 11) les dispositifs de coupe, collecteurs et convoyeurs étant immergés dans de l'eau de refroidissement ( 4), et les granules étant soumis à un traitement de séchage final ( 12). 4 Equipement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositf destiné à couper les boudins de brai extrudés ( 6) par l'intermédiaire du dispositif à ajutages ( 5) se compose d'un cylindre ( 7) tournant autour de son axe et portant extérieurement des lames longitudinales, ces dernières, au cours de la rotation du cylindre, prenant appui sur une surface de contre-découpe ( 8), le cylindre ( 7) étant creux et parcouru par de l'eau qui est éjectée par des trous formés entre les lames portées par ce cylindre, ce qui facilite le détachenment des granules de brai. Equipement selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comporte en aval de la zone d'extrusion du brai et de découpe du brai extrudé, un premier convoyeur à courroie ( 9) sur lequel tombent les granules suivi d'un deuxième convoyeur à courroie ( 10) sur lequel tombent les granules convoyés par le premier con- voyeur, la vitesse du premier convoyeur étant supérieure à celle du deuxième convoyeur et les deux convoyeurs étant immergés dans l'eau de refroidissement. 6 Equipement selon l'une des revendications 3 à 5, carac- térisé en ce qu'il comporte un convoyeur à courroie final ( 11) dont la courroie est en grillage métallique et qui passe à proximité de souffleurs ( 12) éjectant de l'air chaud pour sécher les granules. 7 Equipement selon l'une des revendications 3 à 6, carac- térisé en ce qu'il comporte un système de recyclage de l'eau de refroidissement ( 15, 14) avec un dispositif de refroidissement et de filtrage ( 16) de cette eau. 8 Granules de brai solides obtenus selon les revendications 1 et 2, caractérisés en ce qu'ils ont la forme d'un cylindre ( 18) à extrémités aplaties ( 19, 20).