Brevet FR2533462A1 — publié le 19840330

PROCEDE ET APPAREIL POUR SEPARER DES MATIERES DE DENSITE R LA1IVEMENT ELEVEE DE MATIERES DE FAIBLE DENSITE, EN PARTI CULIER POUR SEPARER LA TERRE ET LES PIERRES DE SOUCHES D 1ARBRES OU ANALOGUES. La présente invention concerne un procédé pour séparer des matières de densité relativement élevée de matières de faible densité, plus' particulièreinent un procédé pour séparer la terre et les pierres à partir de matières à base de bois, telles que des souches d'arbres, en vue de la production de fragments de ois ou copeaux. L'invention vise également un appareil pour la mise en oeuvre dudit procédé. Les copeaux d'e bois, tels que des copeaux combustibles, peuvent être produits à partir de souches d'arbres dans des installations de désagrégation de types divers, par exemple des concasseurs ou broyeurs à marteaux. Après leur dEracinement etun certain refendage, on laisse couramment les souches geler pendant la saison d'hiver pour faciliter l'élimination de la terre, des pierres et autres. Malgré le fait que les souches sont plusieurs fois rechargées et transportéés sur de,s terrains accidentés, on trouve que les copeaux produits à partir desdites souches contiennent des grandes quantités de terre et de pierres qui, à leur état désagrégé, sont difficiles à séparer des copeaux, ce qui entrain des difficultés considérables et telles que, lorsqu'on brûle les copeaux, il se forme des scories et des encrassages du foyer. Un autre problème sérieux est constitué par le coût du transport.Le gain économique qui résulte de l'utilisation du produit forestier en question se trouve considérablement réduit du fait que de grandes quantités de terre et de pierres sont en même temps transportées inutilement. Des efforts importants ont été faits pour cette raison en vue de trouver des moyens pour éliminer la terre et les pierres à partir du bois, et on a proposé et également utilisé des méthodes telles que celles fondées sur les dispositifs à secousses, criblage et culbutage, mais ces méthodes se sont toutes avérées inadéquates du fait qu'une proportion majeure des agents de souillure précités reste fermement collée au système radiculaire. Le but de l'invention est de pallier les inconvdnients de la technique. de l'art antérieur pour éliminer la terre et les pierres de souches d'arbres préalablement d la production de copeaux. Les objectifs précités ainsi que d'autres qui apparaîtront mieux dans ce qui suit sont atteints selon l'invention par un procédé pour séparer une matière ayant une densité relativement élevée d'une matière ayant une densité faible, plus particulièrement pour séparer la terre et les pierres d'une matière à base de bois, telle que des troncs d'arbres ou analogues, caractérisé par le fait qu'on envoie un matériau contenant ensemble ladite matière de densité relativement élevée et ladite matière de densité faible dans un broyeur à marteaux et qu'on la soumet à l'action des organes de battage du broyeur pour concasser grossièrement la matière de densité plus faible et détacher au moins une partie principale de ladite matière de densité relativement élevée de la matière grossièrement concassée précitée, que l'on évacue librement la plus grande partie du matériau, comprenant de la matière de densité plus faible grossièrement concassée et de la matière de densité plus élevée dans une direction d'évacuation sensiblement horizontale à partir du broyeur au niveau d'une partie supérieure du rotor, et que l'on traite le matériau déchargé de façon à séparer la matière de densité plus faible de la matière de densité plus élevée. Selon,un mode préféré de réalisation dudit procédé de l'invention, le matériau envoyé dans le broyeur à marteaux est sous la forme de souches d'arbres représentant la matière de densité plus faible, tandis que les agents de souillure représentant la matière de densité plus élevée comprennent des pierres, de la terre et du gravier, lesdites souches étant brisées dans lé broyeur à marteaux en morceaux de bois relativement grands, de façon à détacher ainsi au moins une partie principale des agents de souillure, le matériau déchargé horizontalement étant convoyé vers un séparateur de pierres séparant la plus grande partie des pierres des morceaux de bois, et les morceaux de bois étant transférés dans une station de traitement pour séparer le sable et la terre, après quoi les morceaux de bois sont recueillis pour un traitement consécutif ou sont directement traités dans un broyeur à marteaux courant pour les déchiqueter en copeaux. L'invention vise également un appareil-pour détacher et nettoyer une matière de plus faible densité, aisément fendable, telle que des souches d'arbres, d'agents de souillure comprenant des pierres1 des particules abrasives, de la terre et du gravier, caractérisé par le fait qu'il comprend un broyeur à marteaux qui renferme un rotor supportant des marteaux à action de concassage grossier et qu'il présente un orifice ,de sortie primaire essentiellement non obstrué, situé en un niveau permettant aux marteaux dudit rotor d'expulser le matériau d'alimentation hors du broyeur de façon que ladite matière aisément fendable soit grossièrement fendue seulement avant d'être expulsée par lesdits marteaux du broyeur, conjointement avec au moins une partie principale desdits agents de souillure, de façon sensiblement horizontale à partir du broyeur à travers ledit orifice non obstrué, les agents de souillure étant détachés de la matière fendable de façon relativement aisée en raison du fendage grossier de cette dernière. Selon une autre caractéristique de l'invention, dans ledit appareil, le broyeur à marteaux présente un orifice de sortie secondaire en-dessous du rotor pour décharger une quantité moindre de particules de matière passant entre le rotor et une paroi adjacente dudit broyeur, ladite paroi adjacente étant pourvue dudit orifice de sortie primaire. D'autres caractéristiques et avantages.de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre de quelques exemples de réalisation1 donnés à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels La Figure 1 est une vue schématique et extrêmement simplifiée illustrant la façon dont on utilise le procédé de l'invention lorsqu'on l'applique à la séparation de terre et de pierres de souches qui sont alimentées verticalement à travers une goulotte de descente sur un rotor portant des batteurs,qui sont éjectées horizontalement, dans un état plus ou moins fortement concassé, la terre et les pierres étant détachées sous l'action du rotor et séparées La Figure 2 est une vue similaire à la Figure 1, mais représentant une alimentation horizontale La Figure 3 est une vue similaire à la Figure 2, mais représentant un appareil comprenant une grille prévue en-dessous du rotor ; La Figure 4 est une vue similaire à la Figure 2, mais représentant la mise en oeuvre du procédé de l'invention dans un appareil qui peut être utilisé également, après des ajustements mineurs, pour poursuivre la désagrégation en copeaux de la matière à base de bois grossièrement concassée ; et La Figure 5 est une vue schématique représentant un processus complet pour l'élimination de la terre et des pierres à partir de souches, simultanément soumises à un concassage grossier, et pour désagréger davantage la matière qui est exempte de terre et de pierres dans un appareil pour la production de copeaux de bois combustibles. Pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention tel que représenté dans les Figures 1-5, on fait usage d'une installation fondamentalement du même type, plus particulièrement d'un appareil comprenant un rotor qui fonctionne dans un espace défini et auquel on envoie des souches ou des parties de souches dans une direction verticale, horizontale ou inclinée (non représentée). Sous l'effet du travail du rotor, la terre et les pierres se détachent des souches, et en même temps, les pierres de grandes dimensions ainsi également que certaines pierres plus petites peuvent être concassées. Les souches sont également concassées à un certain degré par le rotor, mais ceci ne constitue pas l'objet principal de l'invention. Comme on peut le voir dans la Figure 1, des souches ou des parties de souches brisées sont alimentées verticalement de façon à tomber à travers une goulotte de descente t, dont la paroi 2 présente un orifice 3. Un rotor 4 entraîné par un moteur est monté à rotation à l'intérieur d'un carter qui peut faire partie intégrante de la goulotte. Le rotor 4 supporte une pluralité de batteurs 5 montés stationnaires mais de préférence pivotants, ce qui signifie que le rotor est fondamentalement équivalent au rotor de battage d'un broyeur à marteaux et-que l'appareil de l'invention fonctionne en principe comme un broyeur à marteaux. En fait, on peut utiliser dans le contexte de l'invention, un broyeur à marteaux classique, quoique modifié de la manière décrite ci-dessous. Une caractéristique commune du procédé et de l'appareil de l'invention est que la matière traitée est déchargée librement en se trouvant expulsée vers l'extérieur à partir du rotor à travers un orifice 3 ouvert de fanon non obstruée, situé d'un côté du rotor, et de façon davantage préférée du côté qui est au niveau ,du quart de cercle supérieur descendant du rotor où les batteurs se déplacent en direction de l'orifice avant de poursuivre leur mouvement vers le bas. De préférence, l'orifice est dimensionné de façon à s'adapter à la matière à traiter et est positionné de façon que son extrémité inférieure soit située à un niveau assez bas pour que la matière ne soit pas arrêtée par un étranglement entre le rotor et la paroi latérale de la goulotte ou de l'appareil.Ainsi, la matière se trouve déchargée à travers l'orifice ou encore forcée par les batteurs à travers l'étranglement, ce qui assure ainsi que la matière qui n'est pas déchargée lors du premier passage est désagrégée à un degré suffisant pour être en mesure de se déplacer en remontant à travers l'étranglement opposés de l'autre côté du rotor, à moins qu'on ne laisse tomber la matière sous le rotor, comme dans le cas représenté dans la Figure 2. La Figure 1 est une vue simplifiée d'une souche 6 descendant dans la goulotte 1 en direction du rotor 4. La terre et le gravier retenus par le système radiculaire sont symbolisés par des pierres 7 coincées. Lorsque la souche 6 atteint les batteurs 5, elle est généralement brisée enmor ceux6', comparativement grands qui sont expulsés à travers l'orifice 3, la terre et les pierres étant à cette occasion éliminées du système radiculaire. Une partie notable de la terre et des particules de pierres plus petites tombe dans le carter faisant suite au rotor, et des pierres plus grandes peuvent être concassées par les batteurs. Extérieurement à l'appareil représenté à la Figure 1, des pierres et de la terre qui ont été expulsées de la même façon que les morceaux de bois et ont été détachées de ces derniers, peuvent être facilement séparées par des moyens mécaniques de la matière à base de bois qui a une densité plus faible. Les modes de réalisation représentés sur les Figures 2 et 3 se distinguent du mode de réalisation selon la Figure 1 en ce que les souches 6 sont alimentées dans une goulotte 2, fermée en haut, dans une direction d'alimentation horizontale. Le résultat du traitement dans l'appareil selon la Figure 2 ou 3 correspond largement au résultat qui est obtenu dans l'appareil selon la revendication 1, mais le chemin de traitement effectif lors du premier passage est un peu plus grand dans l'appareil représenté dans la Figure 2. Les appareils représentés sillon les Figures 2 et 3 se distinguent de l'appareil selon la Figure 1 également en ce que le carter dè l'appareil correspond plus étroitement au carter d'un broyeur à marteaux classique, bien que l'orifice 3 soit toujours agencé de façon à permettre à la matière d'être expulsée librement dans la direction horizontale. L'appareil selon la Figure 3 diffère de l'appareil de la Figure 2 en ce qu'il comprend sous. lue rotor 4, une grille 8 qui permet seulement à la terre, au gravier, aux fragments de bois et à d'autres particules de dimensions moindres de passer, tandis que la partie la plus grande de la matière constituée par des pierres plus grandes et des morceaux de bois est expuisée dans la direction horizontale. Au lieu de la grille 8 incurvée circulairement, il est possible d'utiliser, si on le désire, une paroi unie, incurvée circulairement, auquel cas toute la matière' est déchargée dans la direction horizontale à partir de l'appareil. Comme on peut le voir sur la Figure 3, l'appareil peut être équipé d'une console à deux lames parallèles espacées dite couteau en équerre 9 du type qui est courant dans les broyeurs à marteaux et qui sert à retenir la matière et à contribuer à sa désagrégation. L'appareil représenté la Figure 4 diffère de l'appareil selon la Figure 3 en ce qu'il est équipé d'une porte articulée 10 qui ferme élastiquement un orifice de sortie correspondant à l'orifice 3 des Figures 1 et 2. L'appareil selon la Figure 4 offre l'avantage de pouvoir être utilisé tout d'abord pour nettoyer et concasser grossièrement les souches, après quoi il peut être utilisé pour le déchiquetage en copeaux. Occasionnellement, c'est-d-dire losqu'on n'a pas besoin d'utiliser l'appareil pour un nettoyage et un concassage grossier selon l'invention, on peut alors utiliser l'appareil tel que celui représenté à la Figure 4 en tant que broyeur à marteaux ou déchiquetuse pour une désagrégation classique d-'écorces, de,broussailles, de déchets de scierie, de panneaux de particules de rebut et d'autres déchets de bois qui n' exigent aucun prétraitement pour les dépouiller d'une matière non combustible. Lorsqugils sont utilisés comme organes de déchiquetage en copeaux, les batteurs 3 du broyeur à marteaux concassent la matière et la forcent à passer à travers le couteau en équerre pour achever le processus de déchiauetage-O La fraction acceptée, à savoir les copeaux, quitte le broyeur à travers un orifice situé en-dessous du rotor, tandis qu'il est par ailleurs couramment prévu en-dessous dudit rotor une grille 8 qui sert à empêcher le déchargement d'amas de matière plus grossiers. Ces amas grossiers de matière sont propulsés vers le haut par les batteurs à partir de la grille, puis au cours d'un second circuit, en direction et à travers le couteau en équerre.Pour le déchargement de la matière qui en définitive n'a pas été concassée, ledit broyeur à marteaux présente, lorsqu'il est utilisé comme déchiqueteuse en copeaux par opposition à un dispositif de nettoyage et de désagrégation grossière selon l'invention, un orifice de sortie de rebuts qui, dans la Figure 4, est 'désigné par le repère numérique 10 et qui est fermé au moyen d'une porte articulée 11 qui peut s'ouvrir en s'opposant à l'action d'une charge de ressort 12. Dans la mesure où elle ne peut pas passer à travers le couteau en équerre 9, cette matière est consécutivement propulsée par les batteurs en direction de la porte Il qui se trouve ainsi pressée vers l'extérieur et s'ouvre en s'opposant à l'action de la charge de ressort 12.Le rebut peut être constitué par toutes sortes de matières, telles que des pneus de véhicules, des morceaux de métaux (rognures), des pierres et autres. Lorsqu'on utilise l'appareil représenté sur la Figure 4 comme déchiqueteuse en copeaux, une goulotte de descente ou ouverture placée en-dessous de la grille 8 forme une sortie de réception des copeaux, tandis que l'orifice10 dans lequel est montée la porte, forme comme mentionné cidessus, une sortie de rebuts. Toutefois, lorsqu'on utilise l'appareil selon la Figure 4 pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention, la porte 11 est maintenue grande ouverte ou retirée, et la goulotte de descente ou ouverture aménagée en-dessous de la grille forme alors une sortie de rebut, tandis que l'orifice 10 forme, du fait que la porte a été retirée ou est demeurée grande ouverte, la sortie de réception pour une matière constituée de morceaux de bois grossièrement concassés et d'une fraction de pierres qui, toutefois, ont été détachées des morceaux de bois. La Figure 5 représente un processus dans lequel le procédé de concassage grossier et de nettoyage de l'invention est tout d'abord mis en oeuvre dans un broyeur à marteaux primaire P, après quoi la matière déchargée à travers la sortie 15 située en-dessous du rotor 4 et la matière ddchargde horizontalement à travers l'orifice 3 sont toutes deux transférées à un convoyeur 16 par lequel toute cette matière est reçue et convoyée le long d'un chemin de convoyage incliné en direction d'une trappe de séparation de pierres convenable en 17, où les pierres les plus lourdes tombent au sol, tandis que la matière à base de bois et une quantité moindre d'agents de souillure résiduels, tels que du sable et de la terre sont transférées dans un crible h- secousses 18 dans lequel ce sable, cette terre et autres sont éliminés.par criblage.Depuis le crible à secousses, la fraction acceptée, à savoir la matière à base de bois, est envoyée par un convoyeur dans un broyeur à marteaux secondaire S pour être déchiquetée en copeaux. A partir de la sortie de réception 15' du broyeur secondaire S, la matière est transférée à un dépôt 21. Après le broyeur primaire P de la Figure 5, il est comparativement aisé de séparer la matière à base de bois des pierres du fait que les pierres ont été détachées; et en -outre il est facile d'éliminer à partir de la matière à base de bois tous agents de souillure résiduels sous la forme de sable et de terre du fait que ces. matières ont été également largement détachées de la matière à base de bois. La matière qui est ensuite déchiquetée en copeaux dans le broyeur secondaire ou déchiqueteuse S se trouve libérée à un degré élevé surprenant, de pierres, gravier et sable entraînés avec les souches avant le broyeur primaire P. Le broyeur primaire P et le broyeur secondaire S sont de préférence des broyeurs à marteaux d'agencement fondamentalement classique, excepté que le broyeur primaire P est modifié de telle sorte qu'il lui manque la porte 11 dont est équipé le broyeur secondaire S, et en outre de telle sorte que l'orifice de sortie 3 dudit broyeur primaire est élargi par rapport à l'orifice 10 courant du broyeur S. Ainsi, le broyeur secondaire S peut fonctionner la porte 11 fermée ou remplacée par une paroi, du fait que ledit broyeur secondaire n'est alimenté seulement qu'en matière à base de bois grossièrement concassé, propre qui est alors désagrégé par le broyeur S en copeaux qui sont déchargés par la sortie de réception 15'. il y a lieu d'observer que la trappe de séparation de pierres qui est représentée dans la Figurez et qui est constituée par une ouverture comprise entre deux convoyeurs 16, 22 inclinés, ainsi que le crible à secousses 18 peuvent être tous deux remplacés par d'autres moyens de séparation La se'paratn du bois, des agents de souillure de densité plus éla- vée que celle de la matière à base de bois, agents de souillure pour lesquel on' considère pour des raisons de simplicité dans le contexte-de l'invention, qu'ils comprennent des ....................... pierres, de la terre, du sable et du gravier, mais dans lesquels d'autres agents de souillure peuvent également être présents, tels que des pièces ou fragments de métaux, est grandement facilitée en ce que les souches sont simplement concassées grossièrement par opposition à un concassage fin, à savoir en copeaux. Par opposition avec un déchiquetage en copeaux, un concassage grossier est réalisé en traitant le bois sur une courte distance et pendant un temps court correspondant dans le broyeur, depuis l'entrée d'alimentation jusqu'à la sortie 3.La distance et le temps de traitement peuvent êtrecommandds par un choix du point d'alimentation, par exemple selon la Figure 1 ou 2, et également le cas échéant par une modification, telle qu'un élargissement, de la sortie 3 et des espaces compris entre les lames parallèles du couteau en équerre, ou encore par une renonciation au couteau en équerre, et un élargissement de la distance entre le rotor et la paroi adjacente, en particulier du côté du mouvement de descente du rotor. Le processus de traitement essentiel de l'invention peut être considéré comme terminé après le traitement dans le broyeur primaire P de la Figure 5, ou encore peut être considéré comme terminé en tout point ultérieur par la séparation des particules de bois et des agents de souillures de densité plus élevée, tels que pierres, terre et gravier, en fractions séparées, point à partir duquel ...... les morceaux de bois relativement grossiers peuvent être convoyés sans ballast sous forme de pierres et autres, dans une station centrale de déchiquetage en copeaux ou dans une station destinée à un autre traitement ou toute utilisation désirée. L'invention n'est pas limitée au traitement de souches, mais elle peut être utilisée avantageusement également pour un concassage grossier d'autres matières à base de bois, telles que des détritus de bâtiments en démolition, à partir desquelles des agents de souillure plus lourds, tels que du mortier, béton ou analogues sont destinés à être éliminés, et dlune manière très générale l'invention est applicable au concassage grossier des- matières concassables dans un broyeur à marteaux et ayant une densité plus faible que des agents de souillure de densité plus élevée qu'elles contiennent et qui peuvent être détachés mécaniquement des matières plus légères dans le broyeur à marteaux pour faciliter la séparation des matières plus légères concassées, des agents de souillure plus lourds. REVENDICATIONS 1. Procédé pour séparer une matière ayant une densité relativement élevée d'une matière ayant une densité faible, plus particulièrement pour séparer la terre et les pierres d'une matière à base de bois, telle que des troncs d'arbres ou analogues, caractérisé par le fait qu'on envoie un matériau contenant ensemble ladite matière de densité relativement élevée et ladite matière de densité faible dans un broyeur à marteaux et qu'on la soumet à l'action des organes de battave(5)dubroyeur pour concasser grossièrement la matière de densité plus faible et détacher au moins une partie principale de ladite matière de densité relativement élevée de la matière grossièrement concassée précitée, que l'on évacue librement la plus grande partie du matériau comprenant de la matière de densité plus faible grossièrement concassée) et de la matière de densité plus élevée(7)dansune direction d'évacuation sensiblement horizontale à partir du broyeur au niveau d'une partie supérieure du rotor, et que l'on traite. le matériau déchargé de façon à séparer la matière de densité plus faible de la matière de densité plus élevée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau envoyé dans le broyeur à marteaux est sous la forme de souches(6)dtarbres représentant la matière de densité plus faible, tandis que les agents de souillure représentant la matière de densité plus élevée comprennent des pierres, de la terre et du gravier, lesdites souches étant brisées dans le broyeur à marteaux en morceaux de bois relativement grands, de façon à détacher ainsi au moins une partie principale des agents de souillure, le matériau déchargé horizontalement étant convoyé vers un séparateur de pierres 3. Appareil pour détacher et nettoyer une matière de, plus faible densité, aisément fendable, telle que des souches d'arbres, d'agents de souillures comprenant des pierres, des particules abrasives, de la terre et du gravier, caractérisé par le fait qu'il comprend un broveur à marteaux qui renferme unrotor(supportant des marteaux(5)à action de concassage grossier et qu'il présente un orifice de sortieprrnae(3) essentiellement non obstrué, situé en un niveau permettant aux marteaux dudit rotor d'expulser le matériau d'alimentation hors du broyeur de façon que ladite matière aisément fendable soit grossièrement fendue seulement avant d'être expulsée par lesdits marteaux du broyeur, conjointement avec au moins une partie principale desdits agents de souillure, de façon sensiblement horizontale à partir du broyeur à travers ledit orifice non obstrué, les agents de souillure étant détachés de la matière fendable de façon relativement aisée en raison du fendage grossier de cette dernière. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le broyeur à marteaux présente un orifice de sortie secondaire en-dessous du rotor pour décharger une quantité moindre de particules de matière passant entre le rotor et une paroi adjacente dudit broyeur, ladite paroi adjacente étant pourvue dudit orifice de sortie primaire