Brevet FR2541987A1 — publié le 19840907

Procédé de traitement du calcin destiné à l'alimentation des fours de fusion de verre et fours pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les fours de fusion de verre sont actuellement alimentés avec un mélange de matières minérales vitrifiables ou composition et de calcin, c'est-a-dire de verre recyclé. Le mélange est généralement introduit dans le four à la température ambiante. Le calcin utilisé est constitué d'une part des pertes de verre lors de la fabrication de celui-ci et d'autre part du calcin menager recueilli par les collectivités locales. Ces dernières années, notamment dans l'industrie du verre d'emballage, le pourcentage de calcin ménager dans mélange introduit dans le four, s est considérablement accru par suite des efforts faits pour économiser l'énergie et les matières premières. Or le calcin ménager même nettoyé par des unités spécialisées de traitement n'est jamais complétement exempt d'impuretés provenant principalement du bouchage des bouteilles. Les capsules à base de fer peuvent être retirées avant enfournement e par des séparateurs magnétiques Mais le plomb et l'étain sont introduits dans le four et se retrouvent à l'état fondu sur la sole de ce four. Leurs concentrations dans le calcin sont très faibles (inférieur à 0,5 /00) mais ils s'accumulent dans le four et il en reste plus de vingt tonnes par an dans un four ayant une capacité de 300 tonnes/jour. Ils réduisent ainsi la durée de vie des fours et peuvent même provoquer des arrêts accidentels. La présente invention a pour objet un procédé pour l'elimina- tion des résidus métalliques et organiques-, notamment des métaux lourds, dans une charge destinée à un four de fusion, qui est applicable en particulier au traitement du calcin destiné à un four de fusion de verre en remédiant alors aux inconvénients signalés précédemment. Selon l'invention, on brasse la charge en la préchauffant de sorte que les métaux qu'elle contient sont transformés en oxydes. Dans le cas du calcin, les oxydes se mélangent au verre fondu et entrent ainsi dans la composition du verre recyclé sans endommager le four Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, on in- troduit la charge dans unie enceinte où elle est soumise à un brassage continu et simultanément à un réchauffage par soufflage d'un gaz chaud. Il a été observé, selon la présente invention, que l'action combinée du brassage des matériaux, dont les caractéristiques physico-chimiques diffèrent notablement, et du réchauffage permet d'améliorer considérablement les vitesses d'oxydation des dé- chets métalliques - par accroissement des surfaces de contact du fait de l'ac- tion de broyage et dispersion, par les résidus de verre, des métaux contenus dans la charge. - par renouvellement de la couche réactionnelle grâce à l'ac tion abrasive entretenue des résidus de verre sur les dé- chets métalliques oxydés. d'améliorer les taux de transfert grâce au renouvellement des matériaux soumis à l'action des jets de gaz chaud. .d'approcher des températures critiques de ramollissement et cols lage des débris de verre en évitant, grâce à ce brassage entre tenu, la sintérisation de la charge Il est avantageux - que la température des gaz souffles sur la charge soit supé- rieure à 3000 C; - que la température de la charge reste inférieure à une valeur qui, pour le calcin ménager, est de 6200 C - et que la vitesse des gaz soufflés mesurée aux orifices de sor tie des tubes de soufflage soit comprise entre 30 m/s et 120 m/s. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans un convoyeur à vis ou à chaine, avec jets de soufflage, dans un four à étages (à plateaux ou soles superposés, fixes ou mobiles), ou dans un four rotatif. Mais la présente invention a également pour objet un four de préchauffage qui convient particulièrement bien pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le four selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une virole tournante d'axe incliné par rapport a l'horizontale, dont la paroi intérieure porte des pales ou ailettes et dans la partie inférieure de laquelle est disposé un tube longitudinal relié à une source de gaz chauds et muni d'orifices dirigés vers le bas, une goulotte d'introduction de la charge débouchant dans la virole, à L'extrémité haute de celle-ci, et un conduit d'évacuation de gaz débouchant également dans la virole, du même côté que la goulotte, la virole comportant une ouverture d'évacuation à son extrémité basse. En fonctionnement, les gaz chauds sont soufflés par les orifices du tube sur la charge, par exemple le calcin, qui a été amené dans la virole par la goulotte et est brassé par les pales ou ailettes.Les métaux à bas point de fusion qui se trouvent mélangés à la charge sont oxydés et les oxydes se mélangent à la charge. Du fait de l'inclinaison de la virole, la charge et les métaux oxydés se déplacent progressivement dans celle-ci pour sortir en dé- finitive par l'ouverture d'évacuation. On a décritci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'une installation de traitement du calcin pour. la mise en oeuvre de l'invention, avec-référence aux dessins annexés dans lesquels La Figure l est un schéma de l'installation; La Figure 2 est une vue en coupe axiale du préchauffeur ro tatif, suivant Il-Il de la Figure 3; La Figure 3 en est une vue partielle suivant la flèche F1 de la Figure 2; La Figure 4 en est une coupe partielle suivant IV-IV de la Figure 2; La Figure 5 en est une vue partielle suivant la flèche F2. Telle qu'elle est représentée schématiquement à la Figure 1, l'installation de traitement de calcin comporte un four de fusion 1 et un préchauffeur rotatif 2 muni d'une goulotte d'admission 3 dans laquelle peut être admis le calcin amené par exemple par un tapis transporteur 4. Le four 1 peut être équipé de régénérateurs ou de réchauffeurs. Dans l'exemple représenté, il est associé à deux régénéra- teurs dont l'un est visible en 5 et dans chacun desquels on fait passer alternativement l'air de combustion et les fumées. Ces rd- générateurs sont reliés par deux carneaux 6a et 6b à un système d'inversion 7 qui est luiamSme relié à une cheminée 8 par un carneau 9 muni d'un régulateur de pression 10 et d'un registre de réglage 11. Un conduit d'alimentation en fumée 12, sur lequel sont interposés un registre 13 et un aspirateur 14 relie le carneau 9 au préchauffeur 2. Un conduit d'évacuation des fumées 15, sur lequel sont également interposés un registre 16 et un aspirateur 17, relie ce préchauffeur à la cheminée 8. La liaison au préchauffeur peut se faire soit par une cheminée 18, soit par la goulotte 3. Il peut éventuellement être prévu un cyclone et/ou un laveur 19. Les fumées captées par le conduit 12 sont introduites dans le préchauffeur 2 et, après avoir traversé celui-ci, sont reprises par l'aspirateur 17 et évacuées dans la cheminée 8. Le débit des fumées est régulé par la position des registres 11, 13 et 16 en fonction de la quantité de calcin à traiter. Le débit d'alimentation du calcin est régulé par la demande du four de fusion 1, Le calcin préchauffé peut être déversé soit dans une trémie d'alimentation 20 du four, soit directement dans la niche d'enfournement de ce four. Si la température ou le volume des fumées du four 1 sont insiffisants, il peut être prévu un générateur de gaz chauds 21 qui est relié au conduit 12 et dans lequel de l'air et un combustible peuvent être admis respectivement en 22 et 23. Comme on le voit plus particulièrement aux Figures 2 à 5, le préchauffeur 2 comporte une virole 24 qui est munie extérieurement de plusieurs couches d'isolants fibreux 25 et repose sur des galets 26 portés par un bâti 27. Celui-ci est monté pivotant en 28 sur unsupport 29 et est relié à ce support par des vérins hydrauliques 30. Ceux-ci permettent d'incliner l'axe 31 de la virole de façon que son extrémité adjacente au four soit plus basse que son extrémité opposée et de régler cette inclinaison.Des moyens non représentes et constitués par exemple par un groupe moto-rEducteur et entrainant un pignon en prise avec une couronne dentée fixée sur la virole, permettant de faire tourner cette dernière sur les galets 26 dans le sens de la flèche f (Figure 3) La virole 24 est munie intérieurement d'un revêtement présentant une grande résistance à l'usure et une très bonne résilience. Elle porte des pales longitudinales 32 constituées de plats orientés radialement. A.son extrémité tournée vers le four 1, la virole 24 porte deux bras obliques 33 qui supportent une tige 34 coaxiale à la virole. Celle-ci est fermée par un couvercle réglable 35 qui est vissé sur l'extrémité filetée à cet effet de la tige 34. Ce couvercle peut glisser dans une gaine cylindrique 36 prolongeant la virole munie à un endroit de sa périphérie d'une ouverture 37. A son extrémité opposée, la virole 24 est fermée par une paroi fixe 38 portée par le bâti 27, un joint d'étanchéité 39 étant interposé entre la paroi 38 et une collerette 40 de la virole. Un tube 41, qui est relié au conduit 12 traverse la paroi 38 et l'ouverture centrale 42 de la collerette et s'étend longitudina lement jusqu'à proximité du couvercle 35, en étant supporté par une patte 43 dans laquelle la tige 34 peut tourner librement. Ce tube 41 n'est pas disposé dans le plan vertical de l'axe 31 mais en est décalé d'environ 450 dans le sens de rotation de la virole, comme le montre la Figure 3. Il est fermé à son extrémité et percé d'une série de rangées longitudinales d'orifices 44 disposées de part et d'autre du plan formé par l'axe 31 et l'axe du tube. La paroi 38 porte à sa partie supérieure la cheminée 18 qui est reliée au conduit 15. A C8té de cette cheminée se trouve une goulotte 45 reliée à la trémie 3. En fonctionnement, le calcin déversé dans la virole par la goulotte 45 forme un lit 46 eh regard des orifices 44 du tube 410 Les fumées sont ainsi soufflées sur le lit de calcin 46 qui est en même temps brassé par les pales 32. Les impuretés en un métal à bas point de fusion, tel que le plomb ou l'étain, sgoxydent et sont très finement divisées. Du fait de l'inclinaison de la virole, le calcin et les métaux oxydés se déplacent progressivement vers extrémité de la virole adjacente au four 1. Chaque fois que l'ouverture 37 arrive à la partie inférieure de la virole, le calcin et les métaux oxydés qui se trouvent à l'extrémité de cette virole, traversent cette ouverture et tombent dans la trémie 20 ou directement dans la niche d'enfournement du four, suivant le cas Il va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limité au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. D'une façon générale, l'invention peut être mise en oeuvre dans tous les cas où l'on doit recycler du calcin dans un four de fusion de verre, quel que soit le type du four Elle convient en particulier lorsqu'il s'agit de nettoyer du calcin ménager qui n'est jamais complétement propre. Elle convient également dans les unités de nettoyages mécaniques ou manuelles qui traitent ce calcin après récupération par les collectivités locales et avant livraison à l'industrie-verrière; dans ce cas, l'énergie calorifique doit provenir d'un générateur de vents chauds independant du four de fusion de verre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'élimination des résidus organiques et mé- talliques, notamment des métaux lourds, dans une charge destinée à un four de fusion, caractérisé en ce qu'on brasse la charge en la préchauffant de sorte que les métaux qu'elle contient sont transformés en oxydes. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que la charge est du calcin destine a un four de fusion. 3. Procédé selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce qu'on introduit la charge dans une enceinte où elle est soumise à un brassage continu et simultanément à un réchauffage par soufflage ge d'un gaz chaud. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la température des gaz soufflés sur la charge, est supérieure à 3000 C. 5. Procédé selon la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que la vitesse des gaz soufflés mesurée aux orifices de sortie des tubes de soufflage se situe entre 30 m/s et 120 m/s. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que pour le calcin ménager la température de la charge doit rester inférieure à 6200 C. 7. Four de préchauffage pour la mise en oeuvre du procédé défini dans-l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une virole tournante 24 d'axe- incliné par rapport à llho- rizontale, dont la paroi intérieure porte des pales ou ailettes 32 et dans la partie inférieure de laquelle est disposé un tube longitudinal 31 relié à une source de gaz chauds et muni d'orifices 44 dirigés vers le bas, une goulotte d'introduction 45 de la char ge débouchant dans la virole, à l'extrémité haute de celle-ci, et un conduit d'évacuation 15 de gaz débouchant également dans la vi role, du même côté que la goulotte 45, la virole comportant une ouverture d'évacuation 37 à son extrémité basse. 8. Four de préchauffage selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que le tube 41 est décalé dans le sens de rotation de la virole 24 par rapport au plan vertical passant par l'axe de rotation 31 de cette virole.