Brevet FR2543278A1 — publié le 19840928

Installation pour le séchage des fragments métalliques avant leur utilisation dans les fours de fusion. Les fragments métalliques ou tournure, qu'ils soient ferreux ou non ferreux, doivent être séchés pour en retirer le liquide qu'ils contiennent, avant leur utilisation dans les fours de fusion En effet, la tournure provenant des machines employées contient toujours du liquide, en moyenne en quantité de 3 à 5 %, formé de résidus d'huile ou refroidisseurs de taille, solvants, additifs, eau, etc Si ces liquides ne sont pas préalablement éliminés, quand la tournure est chauffée dans les fours de fusion, ces liquides tendent à produire des agglomérats et des formations de couches compactes sur la surface de la matière fondue Les gaz qui se dégagent par la présence de ces liquides tendent en outre à provoquer des détonations, des flammes et des fumées polluantes et, au contact du métal, ils déterminent la formation d'oxydes et de scories et une diminution subséquente du métal. Il a été prouvé que la perte de métal pendant la fusion est en rapport direct avec le liquide contenu dans la tournure de départ. Un contrôle basé sur de nombreux essais de fusion de tournure de laiton a mis en lumière une perte de métal fondu d'environ 30 % en présence d'un contenu important de liquide dans la tournure de départ, contre une perte de métal de 2 à-3 % lorsqu'on utilise de la tournure séchée Pour le séchage de la tournure après des processus de lavage aux solvants, centrifugation, etc, qui sont des sources de gaspillage et des causes de pollution importantes, on a déjà proposé des installations de diverses sortes dans lesquelles la matière à sécher passe dans un séchoir et est chauffée directement par une source de chaleur qui brûle un gaz combustible Par le chauffage de la matière, on obtient l'évaporation des liquides qui y sont contenus et, ainsi, la formation de vapeurs Une partie de celles-ci brûlent dans le séchoir au contact du feu de chauffage de la matière, tandis que les restes sont recueillis et évacués à l'extérieur du séchoir et normalement brû^lés dans un élément de post- combustion à l'aide d'un autre brûleur. De telles installations sont plutôt complexes et encombrantes et comportent, d'une part, une consommation élevée d'énergie et, par conséquent, des coûts de fonctionnement élevés du fait également qu'elles ne permettent pas d'utiliser le pouvoir calorifique des vapeurs produites qui est important et, d'autre part, des appareils de refroidissement et de filtrage des fumées avant l'évacuation dans l'atmosphère pour éviter les pollutions. L'élément de post-combustion est d'autre part sujet à de fréquentes obstructions par les poussières véhiculées par les fumées, ce qui nécessite des arrêts périodiques pour le nettoyage. En définitive, les installations du type connu, outre leurs inconvénients et désavantages du point de vue fonctionnel, sont assez compliquées et encombrantes et exigent normalement des fondations et des constructions spéciales augmentant considérable- ment les coûts de l'installation qui s'ajoutent aux coûts élevés de fonctionnement. La présente invention concerne une installation pour le séchage de la tournure ou des fragments ferreux ou non ferreux avant leur utilisation dans des fours de fusion, caractérisée en ce qu'elle comporte un séchoir ou four, à axe vertical, dans lequel s'étend transversalement un tambour qui contient un transporteur pour la matière, en ce que la matière est chauffée indirectement à travers ledit tambour au moyen d'un brûleur prévu dans le séchoir pour faire évaporer le liquide contenu dans la matière, tandis qu'un gaz inerte est admis dans le tambour pour y maintenir une atmosphère protectrice pour empêcher l'oxydation de la matière, et en ce que les vapeurs formées dans ledit tambour sont envoyées et brûlées dans le séchoir ou four pour chauffer la matière qui se trouve dans le tambour, la matière à sécher se déplaçant dans le tambour à contre-courant ou dans le sens du courant par rapport au trajet des produits de la combustion. Dans ce but, l'installation comprend -un séchoir ou four à axe vertical dans lequel s'étend transversalement un tambour rotatif qui renferme un transporteur pour l'avancement de la matière, en l'espèce des fragments ferreux ou non ferreux, à sécher La matière est chauffée indirectement à travers le tambour, à contre-courant ou dans le sens du courant, pour évaporer le liquide contenu, tandis que dans le tambour, est maintenue constaniment une atmosphère protectrice par admission d'un gaz inerte pour empêcher l'oxydation de la matière Les vapeurs sortant du tambour sont envoyées et brûlées dans le séchoir pour chauffer la matière passant dans le tambour et rendre auto-suffisante la gestion de l'installation. Les vapeurs sortant du tambour peuvent aussi bien être traitées pour récupérer le contenu huileux, par exemple par distillation. Par conséquent, le but de l'invention est de proposer une installation pour le séchage de tournure ou fragments métalliques, dans laquelle est prévue une post-combustion des fumées ou vapeurs sortant du tambour dans lequel passe la matière, effectuée directement dans le séchoir ou four par l'utilisation des vapeurs au lieu d'un combustible pour le chauffage de la matière à sécher. Un autre but de l'invention est de proposer une installation utilisant un seul appareil brûleur et dans laquelle les appareils de filtrage des fumées peuvent être réduits sinon éliminés, avec l'avantage d'une moindre complexité et d'une réduction des co Ots de fonctionnement et de maintenance. Un autre but de l'invention est de proposer une installation qui comprend un tambour-transporteur qui peut être incliné du bas vers le haut pour favoriser la sortie des fumées ou vapeurs produites par le séchage de la matière et pour simplifier aussi bien l'arrivée que l'évacuation de la matière dans le tambour- transporteur, en supprimant la nécessité de moyens élévateurs à l'entrée et à la sortie dudit tambour Ceci n'exclut pas que, sans sortir du cadre de l'invention, le tambour et le transporteur qu'il renferme peuvent être disposés également horizontalement ou inclinés en bas vers la sortie de la matière. L'invention sera décrite ci-après plus en détail, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 montre une vue schématique de l'installation La figure 2 montre une coupe verticale du séchoir et du tambour s'étendant dans celui-ci La figure 3 montre, en coupe, un détail du tambour à la partie de l'entrée de la matière et du gaz inerte pour maintenir une atmosphère protectrice dans ledit tambour; La figure 4 montre en coupe l'appareil brûleur du séchoir ou four; et La figure 5 montre une coupe transversale selon les flèches V-V de la figure 2. Dans ces dessins, 1 désigne le séchoir ou four dans lequel s'étend, transversalement, un tambour 2 qui renferme un transporteur 3 pour l'avancement de la matière à sécher. Le séchoir ou four 1 délimite une chambre 4, de forme cylindrique ou autre, à axe vertical, au sommnet de laquelle est prévu tangentiellement un brûleur à gaz 5 Le fond de la chambre 4 peut être plan ou, de préférence, conformé en trémie 6. Le tambour peut être disposé avec son axe incliné du bas vers le haut à partir de son embouchure 7 de chargement de la matière à sécher jusqu'à son extrémité 8 de laquelle sortent la matière séchée et les fumées ou vapeurs produites par le séchage. Le tambour 2 s'étend concentriquement dans une partie tubulaire 9 ménagée sur le corps 1 du séchoir et à travers la chambre 4, de part en part. La tambour 2 peut être rotatif et alors ses deux portions situées de part et d'autre du séchoir 1 s'appuient sur des moyens de support tournants 11 et, pour sa rotation, ledit tambour 2 est muni d'une transmission à chaîne 12 mue par un moto-réducteur 13. Le transporteur 3 pour la matière peut être formé d'une plaque avec un moyen d'avancement à vis 14, fixée sur la surface interne du tambour 2 sur toute sa longueur pour le déplacement de la matière depuis l'embouchure de chargement 7 jusqu'à l'extrémité 8 du tambour d'o sort la matière séchée. L'inclinaison du tambour 2 et du transporteur 3 qui y est inclus favorise la séparation des fumées ou vapeurs de la matière en cours de séchage, ainsi que la sortie des fumées hors du tambour 2. Cette séparation entre fumées ou vapeurs et matière est aidée et pratiquement obtenue par un manchon 17 fixé sur la saillie du dernier filet de vis 14 du transporteur à l'intérieur du tambour 2 (figure 2) Ledit manchon 17 délimite avec le tambour 2 un passage annulaire longitudinal pour la matière et, axialement, un conduit 18 pour les seules fumées ou vapeurs Ceci contribue à maintenir presque inaltérée la température des fumées ou vapeurs et peut permettre d'autre part un refroidissement de la matière avant son déchargement du tambour 2 vers le dispositif de transfert 16. Pour permettre ce refroidissement de la matière, la dernière partie du tambour 2 peut être entourée d'un échangeur thermique à serpentin 19, à circulation d'air aboutissant à un aspirateur 19 '. L'air de refroidissement est mis en circulation à contre- courant par rapport à l'avancement de la matière et l'air chaud sortant de l'échangeur 19 peut être utilisé avantageusement conme air comburant pour l'alimentation du br Oleur 5, opérant dans le séchoir 1. Bien que la position inclinée du tambour 2 et du transporteur 3 qu'il renferme soit visiblement la plus avantageuse, il n'est pas exclu que, pour des exigences quelconques, le tambour 2 puisse être disposé horizontalement ou bien être incliné vers le bas depuis la partie o s'effectue le chargement de la matière et que ledit tambour soit staticonnaire ou vibrant, sans pour cela sortir du cadre de l'invention De nmme, le transporteur 3 peut être constitué, au lieu d'une plaque avec un moyen d'avancement à vis, par une bande transporteuse ou par un plan à rouleaux ou à tampons,non représenté. Dans tous les cas, dans la chambre 2 ' définie par le tambour rotatif 2 est envoyé le gaz inerte pour maintenir dans ledit tambour une atmosphère protectrice et empêcher l'oxydation de la matière en cours de séchage L'admission de gaz inerte dans la chambre 2 ' du tambour 2 peut être réalisée par exemple au moyen d'un injecteur 112 placé sur ledit tambour à l'embouchure 7 d'entrée de la matière (figure 3). A l'extrémité opposée 8 du tambour 2 est par contre prévu un manteau aspirant 20 pour recueillir les fumées ou vapeurs qui se séparent de la matière en cours de séchage; ledit manteau 20 est relié par un tuyau 21 au somet du séchoir ou four pour amener les f Umées ou vapeurs dans celui- ci L'entrée 22 des fumées ou vapeurs dans le séchoir est prévue en face ou adjacente à la zone dans laquelle opère le brûleur 5 afin que les flarmes de celui-ci provoquent la combustion desdites f Umées ou vapeurs. Avantageusement, les fumées ou vapeurs sont envoyées par le tuyau 21 (figure 4) dans une chambre annulaire 41 entourant le corps du braleur 5 et délimitée par un manchon 42 Concentriquement, à l'extérieur de la chambre annulaire 41, est prévue une seconde chambre annulaire 43 dans laquelle afflue, à travers une ouverture 44, l'air comburant qui peut être par exemple celui qui sort de l'échangeur thermique 19 mentionné plus haut Un tel système permet d'utiliser le brûleur de combustible 5 pour la mise en marche de l'installation et jusqu'à l'instauration du processus de séchage et la production de fumée ou vapeurs dans le tambour. Quand le flux de ces fumées ou vapeurs vers le séchoir ou four est régulier et suffisant et qu'ainsi est amorcée leur combustion, le gaz combustible d'alimentation du brûleur 5 est réduit à la seule quantité nécessaire pour maintenir allumée la flamme pilote dudit brûleur Alors, la totalité de la chaleur exigée par le procédé de séchage est fournie exclusivement par la combustion des fumées ou vapeurs provenant du séchage de la matière. En pratique, les fumées chaudes provenant au début, du brûlage d'un combustible par le brûleur à gaz et, ensuite, du brûlage des vapeurs libérées par le séchage de la matière et qui sortent du tambour, investissent la surface externe du tambour 2 et, passant le long d'un passage 23 formé entre le tambour tournant et la partie tubulaire 9, se déchargent à travers un tuyau 24 placé à proximité de 1 ' embouchure 7 du tambour Dans l'exemple représenté, 1 'échange thermique entre fumées et matière à sécher s'effectue à contre- courant et indirectement à travers le tambour sans aucun contact direct entre les produits de la combustion et la matière Cette dernière et les vapeurs libérées dans le tambour_,sont ainsi protégées contre le contact des flanmes et, grâce à l'atmosphère de gaz inerte qui se crée dans la chambre du tambour, la matière n'est pas soumise à oxydation. Les fumées effluentes par le tuyau 24 sont amenées dans un échangeur de chaleur 25 (figure 1) qui abaisse la température aux valeurs désirées et, ensuite, dans un cyclone 26 qui rabat les poussières et, enfin, seulement si cela est nécessaire, dans un filtre à manche 27 avant décharge dans l'atmosphère par une cheminée 28 en relation avec des moyens soufflants qui assurent la circulation des fluides gazeux dans toute l'installation. De ce qui précède, résultent à l'évidence la simplicité et l'efficacité de l'installation et la possibilité d'un emploi profitable et avantageux commre combustible, directement dans le séchoir, des fumées ou vapeurs provenant du séchage de la matière. D'autre part, la matière est traitée dans une chambre fermée, c'est- à-dire séparément des produits de la combustion, ce qui permet de maintenir une atmosphère protectrice qui empêche l'oxydation de la matière et réduit la perte de métal lorsqu'il est fondu dans les fours de fusion. L'installation décrite peut, en outre, présenter d'autres aménagements qui la rendent encore plus fonctionnelle et avantageuse. L'un de ces aménagement est constitué par le fond en formnne de trémie 6 prévu, corme dit plus haut, à la base de la chambre 4 du séchoir Grâce à la disposition verticale de a chambre 4, les poussières et les particules solides circulant dans le séchoir peuvent se déposer sur ledit fond en trémie 6 d'o elles peuvent être prélevées périodiquement au moyen d'un transporteur 29 qui y est installé (figure 2) Ceci permet de maintenir une propreté correcte du séchoir sans devoir arrêter 1 ' installation pour un accès direct des opérateurs. A l'intérieur de la partie tubulaire 9 dans laquelle passe le tambour 2, est monté un racloir 30 destiné à agir sur la surface externe dudit tambour et à la maintenir nette de dépôts solides. Ledit racloir 30 est par exemple porté par le bras 31 pour être supporté et positionné radialement par rapport au tambour (figure 5) Sur la surface du tambour 2, est fixé un racloir fixe 32 qui, tournant avec le tambour, assure l'enlèvement des dépôts solides sur la surface interne de la partie tubulaire pour maintenir libre le passage 23 pour les fumées dirigées vers le tuyau de décharge 24. Dans le corps 1 du séchoir est enfin prévue une prise d'air frais 33, à ouverture contrôlée pour empêcher une surchauffe du séchoir. Il faut noter enfin que les vapeurs à la sortie du tambour, ou au moins une partie de celles-ci, peuvent être traitées pour récupérer l'huile de refroidissement et/ou les autres composants par ces procédés appropriés de distillation ou similaires. REVENDICATIOI\S 1. Installation pour le séchage de la tournure ou fragments ferreux ou non ferreux, avant leur utilisation dans des fours de fusion, caractérisée en ce qu'elle comporte un séchoir ou four ( 1), à axe vertical, dans lequel s'étend transversalement un tambour ( 2) qui contient un transporteur ( 3) pour la matière, en ce que la matière est chauffée indirectement à travers ledit tambour ( 2) au moyen d'un brûleur ( 5) prévu dans le séchoir pour faire évaporer le liquide contenu dans la matière, tandis qu'un gaz inerte est admis dans le tambour pour y maintenir une atmosphère protectrice pour enmpêcher l'oxydation de la matière, et en ce que les vapeurs fonnées dans ledit tambour sont envoyées et brûlées dans le séchoir ou four pour chauffer la matière qui se trouve dans le tambour, la matière à sécher se déplaçant dans le tambour à contre-courant ou dans le sens du courant par rapport au trajet des produits de la combustion. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour ( 2) et le transporteur qu'il renferme sont inclinés du bas vers le haut à partir de l'embouchure ( 7) d'entrée de la matière à sécher jusqu'à l'extrémité supérieure ( 8) de sortie de la matière séchée, l'extrémité supérieure dudit tambour ( 2) étant reliée par un tuyau ( 21) au séchoir ( 1) pour amener dans celui-ci les fumées ou vapeurs à brûier. 3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour ( 2) et le transporteur qu'il renferme sont horizontaux. 4. Installation selon les revendications I et 2, caractérisée en ce que ledit tambour ( 2) est tournant ou vibrant et en ce que le transporteur ( 3) pour la matière est du type à vis, ou bien à bande, ou bien à rouleaux ou tampons. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'au tambour est relié un injecteur ( 112) pour un gaz inerte destiné à maintenir une atmosphère antioxydante à l'intérieur du tambour. 6 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tambour ( 2) s'étend de part en part du séchoir ( 1) dans une partie tubulaire ( 9) renfermant au moins la partie inférieure dudit tambour ( 2) , et en ce que ledit séchoir est à axe vertical et présente une trémie de fond ( 6) pour recueillir les poussières et est muni d'un transporteur ( 29) d'évacuation desdites poussières. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'entre le tambour tournant ( 2) et la partie tubulaire ( 9) du séchoir ( 1), qui le renferme, est délimité un passage ( 23) pour les fumées de la combustion qui a lieu dans le séchoir, lesdites fumées léchant ledit tambour et s'évacuant par un tuyau relié à ladite partie tubulaire ( 9), près de l'embouchure du tambour-transporteur ( 2). 8. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à proximité de l'extrémité supérieure dudit tambour ( 2) est prévu un échangeur externe à serpentin ( 19) à circulation d'air pour l'échange thermique avec la matière et le refroidissement de celle- ci avant sa sortie du tambour-transporteur ( 2), et en ce que dans ledit tambour est fixé un manchon ( 17) délimitant un conduit axial pour la séparation des fumées ou vapeurs de la matière. 9 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'appareil ( 5) est structuré pour brûler soit un gaz combustible, soit les vapeurs sortant du tambour. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit appareil brûleur ( 5) comprend un brûleur de gaz entouré par une première chambre annulaire dans laquelle arrivent les vapeurs à brûler et une seconde chambre annulaire ( 43) dans laquelle afflue l'air comburant, le brûleur de gaz se limitant à la fonction de flamme pilote après avoir amorcé la combustion desdites vapeurs. 11 Installation pour le séchage de la tournure ou fragments ferreux ou non ferreux, avant leur utilisation dans des fours de fusion, caractérisée en ce qu'elle comporte un séchoir ou four ( 1) à axe vertical dans lequel s'étend transversalement un tambour qui renferme un transporteur ( 3) pour l'avancement de la matière, en ce que ladite matière est chauffée indirectement à travers ledit tambour ( 2) au moyen d'un brûleur prévu dans le séchoir ou four pour faire évaporer le liquide contenu dans la matière tandis que, dans le tambour, est maintenue une atmosphère protectrice inerte pour empêcher l'oxydation de la matière, et en ce que les vapeurs qui se forment dans ledit tambour sont envoyées à un appareil pour la récupération d'au moins un des composants liquides évaporés.