Brevet FR2559887A1 — publié le 19850823

La présente invention se rapporte à un dispositif d'alimentation équipant un four assurant la fusion de déchets ou rebuts de métaux non ferreux, en particulier de déchets d'aluminium, et muni d'un réservoir de chargement. Il est connu de soumettre à un chauffage préalable des charges de déchets d'aluminium, dans des installations de préchauffage qui sont chauffées par des gaz d'échappement de fours de fusion. Dans ce cas, des impuretés combustibles adhérant aux déchets métalliques sont éliminées par carboni- sation. Ensuite, les déchets métalliques chauffés préalable- ment sont acheminés vers les fours de fusion dans des réser- voirs de chargement, par exemple au moyen d'une grue, pour être ensuite déversés dans la chambre de fusion, par bascule- ment desdits réservoirs ou par enfournement à l'aide d'un poussoir hydraulique. On connaît également le déversement de déchets métalliques au moyen de ce qu'on toires, grâce auxquelles le matériau devant être fondu est réparti sur la surface de la sole. Etant donné que la carbo- nisation des impuretés ou le chauffage préalable a respecti- vement lieu dans des chambres reléguées à l'écart du four de fusion, les trajets d'acheminement, souvent relativement longs, se répercutent défavorablement à cause du temps qu'ils nécessitent et des pertes de température qui se produisent alors. L'invention a pour objet de proposer un dispositif du type précité qui permette, tout en évitant les incon- vénients susmentionnés, une économie d'énergie lors de la fusion du métal en tirant mieux parti de la chaleur dégagée par les gaz s'échappant du four de fusion; l'invention vise en particulier aussi à améliorer le transfert thermique des gaz chauds aux déchets métalliques. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le dispositif d'alimentation présente une chambre intégrée de chauffage préalable,dans laquelle se trouve le réservoir de chargement qui, en tant que réservoir collecteur, recueille les déchets métalliques déversés par 2 2559887 l'intermédiaire d'un puits de descente; par le fait qu'on a prévu, dans ladite chambre de chauffage préalable, des buses qui soumettent directement les déchets métalliques, par l'intermédiaire d'un système mélangeur, à l'action de gaz chauds circulant à grande vitesse et provenant d'un conduit des gaz d'échappement du four de fusion; et par le fait que ledit réservoir de chargement peut être introduit dans la chambre de fusion du four de fusion installé direc- tement en aval dudit dispositif-d'alimentation. Du fait que le réservoir de chargement est incorporé dans la chambre de chauffage préalable du dispositif d'ali- mentation, que ce réservoir est directement empli de haut en bas par des déchets métalliques provenant d'un puits de descente, et qu'il peut être introduit, après le chauffage préalable desdits déchets, dans le four installé directement en aval du dispositif d'alimentation, il est possible d'obtenir de notables gains de temps, ainsi que des pertes de température qui sont seulement modestes. Grâce au fait que les déchets métalliques sont directement soumis, dans le réservoir de chargement, à 'l'action de gaz chauds circu- lant à grande vitesse, ce préchauffage rapide permet d'économiser de l'énergie et d'améliorer le transfert ther- mique, ce qui raccourcit également la durée du chauffage préalable. La mobilité du réservoir de chargement est assurée par un chariot pourvu d'un mécanisme d'entraînement et relégué avantageusement à l'extérieur de la chambre de chauffage préalable isolée. On évite de la sorte un effet d'échauffement néfaste.! Il est particulièrement avantageux d'utiliser un dispositif vibrateur qui est monté sur le chariot et peut consister en un excentrique. Le mouvement vibratoire réper- cuté par l'intermédiaire du réservoir de chargement assure une bonne répartition des déchets métalliques sur ce réser- voir, d'o il résulte une amélioration notable du transfert thermique des gaz incidents vers les déchets métalliques, parce que la surface du métal, soumise à l'action des gaz 3 2559887 chauds et absorbant de la chaleur, s'en trouve globalement accrue. Etant donné que le mouvement vibratoire permet égale- ment d'obtenir une couche d'épaisseur régulière des déchets métalliques déversés dans le réservoir de chargement, ces déchets sont chauffés de part en part d'une manière plus rapide et plus complète. Le mouvement vibratoire, ainsi qu'un mouvement rétrograde concomitant du réservoir de chargement, améliorent également la répartition des rebuts métalliques sur la sole du four de fusion ou bien, respectivement, dans le bain en fusion qui s'y trouve. Le raccourcissement du temps nécessaire pour réaliser la fusion permet de réduire tant les pertes au feu que la consommation d'énergie. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le conduit des gaz d'échappement du four de fusion, le conduit d'évacuation des gaz chauds de la chambre de chauffage préalable ainsi que, éventuellement, un conduit d'admission d'air frais débouchent dans un système mélangeur, dans lequel les gaz sont mêlés en vue d'obtenir une température déterminée des gaz chauds. Pour éviter que les déchets métalliques fondent déjà alors qu'ils se trouvent dans la chambre de chauffage préalable, il est nécessaire que la température des gaz chauds mélangés, qui sont refoulés dans la chambre de chauffage préalable par un ventilateur de brassage des gaz chauds situé en aval, soit amenée par régulation en deçà du point de fusion des déchets métalli- (lues, qui est d'environ 600 C-620 C pour l'aluminium et ses alliages. Pour éviter à coup sûr une température trop élevée des gaz chauds, il est prévu un conduit supplémentaire d'admission d'air frais, doté d'un volet de régulation et débouchant dans le sy m;èéae mnlanqeur. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemple nullement limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique, avec coupe partielledu dispositif d'alimentation auquel le four de fusion est associé; et la figure 2 représente schématiquement le système de circulation annulaire des gaz. Sur la figure 1, un dispositif d'alimentation 3 est installé sur le sol 1 du local, directement devant un four de fusion 2 du type four à cuve, destiné à faire fondre des rebuts ou déchets d'aluminium propres, par exemple des rebuts de laminage. Ledit dispositif possède une chambre 5j intégrée, de chauffage préalable, dans laquelle se trouve un réservoir de chargement 6 mobile sur des rouleaux 7. Par l'intermédiaire d'un puits de descente 9, des déchets métal- liques 8 sont déversés de haut en bas, à partir d'une auge non représentée à mécanisme élévateur, dans le réservoir de chargement conçu comme un réservoir collecteur. Après le char- gement de ce réservoir 6, durant environ de 2 à 3 minutes, ledit réservoir est secoué au moyen d'un dispositif vyibrateur 10, réalisé sous la forme d'un excentrique dans l'exemple de réalisation. Cet excentrique est alors monté sur un chariot ambulant 11l relégué à l'extérieur"de la chambre 5 de chauffage préalable isolée. Au cours de l'amorce de la fusion, des gaz d'échappement chauds ont été engendrés dans le four de fusion 2 qui est chauffé par du gaz ou des brûleurs à huile, est réalisé sous la forme d'un four Martin et est exploité d'une manière classique en continu, de façon qu-'il demeure toujours une quantité résiduelle du bain de métal dans la cavité de ce four. Les gaz précités sont évacués par aspiration par l'intermédiaire d'un ventilateur 26 de brassage des gaz chauds, en empruntant un conduit 20 des gaz d'échappement faisant partie d'un système de circulation annulaire illustré schématiquement sur la figure 2. Des buses 21 sous la forme de fentes, pratiquées dans un rétrécissement du conduit d'admission des gaz chauds, dans la paroi de la chambre 5 de chauffage préala- ble isolée, dirigent ces gaz chauds à grande vitesse direc- tement sur les déchets d'aluminium 8 devant être préchauffés, comme indiqué par des flèches. Ces buses 21 de sortie dans la chambre 5 de chauffage préalable peuvent être également réalisées sous la forme de buses rondes ou ovales. Les déchets métalliques sont répartis uniformément 2559887 par le mouvement vibratoire provenant de l'excentrique 10 et il se produit, par conséquent, un transfert thermique amélioré entre lesdits déchets métalliques et les gaz chauds qui les balayent. Après une période d'environ 30 minutes, en fonction de nombreux paramètres tels que la grandeur de la charge, la température des gaz chauds, etc., les déchets métalliques sont chauffés préalablement jusqu'à une tempé- rature d'environ 400 C à 450 C. Le chariot 11 est équipé d'un mécanisme d'entraîne- ment 14, relié par l'intermédiaire du dispositif vibrateur au réservoir de chargement 6. Après l'ouverture de portes 16 du dispositif d'alimentation et des portes 17 du four de fusion, le réservoir de chargement 6 est introduit dans ledit four 2 avec le chariot 11, de façon que sa région antérieure fasse saillie à l'intérieur de la chambre de fusion 15 du four 2, comme indiqué par des traits mixtes. Du fait du mou- vement vibratoire du réservoir de"chargement 6, assorti concomitamment d'un mouvement de retrait de ce réservoir légèrement incliné, les déchets métalliques préchauffés 8 sont uniformément répartis sur la sole 28 ou dans le bain en fusion du four, respectivement. Les deux fentes d'ouverture, auxquelles donne naissance le déplacement du réservoir de chargement 6 avec le chariot 11, sont obturées automatique- ment par l'intermédiaire de deux garnitures respectives d'étanchement lors des mouvements d'avance et de retrait dudit réservoir 6. Il est essentiel que les déchets métalliques 8 ne fondent pas avant d'être déversés dans la chambre de fusion 15. Par conséquent, la température des gaz chauds introduits dans la chambre 5 de chauffage préalable par le ventilateur de brassage 26 doit être ajustée avec précision. Pour tirer optimalement parti de la chaleur et de la régulation de celle- ci, des gaz chauds sont également prélevés de la région supé- rieure de la chambre 5 de chauffage préalable (comme indiqué par des flèches 13) puis, comme le montre la figure 2, ils sont dirigés, par l'intermédiaire d'un conduit 24 d'évacuation des gaz chauds, vers un système mélangeur 23 présent dans 6 2559887 le réseau de circulation annulaire. A l'aide de ces gaz, plus froids après qu'ils ont cédé leur chaleur aux déchets métalliques,-une température des gaz chauds d'environ 600 C à 620 C est ajustée dans le système mélangeur 23. Si besoin est, de l'air frais peut encore être délivré par un conduit d'admission 30, la quantité de cet air étant régulée par l'intermédiaire d'un volet 27. Le mélange des gaz d'échappe- ment du four de fusion 2 avec les gaz chauds prélevés de la chambre 5 de chauffage préalable a lieu, dans ce système de mise en circulation, en fonction de la température des gaz chauds telle que mesurée du côté entrée de la chambre de chauffage préalable. Les gaz chauds excédentaires prove- nant de cette chambre sont évacués par l'intermédiaire d'une cheminée 29 équipée d'un dispositif 31 régulateur de pression doté d'un registre réglable 32. Le chauffage préalable rapide conformément à l'invention permet d'obtenir nonwseulement une économie d'énergie par une récupération plus rentable des gaz d'échappement d'un four de fusion, mais, en outre, on obtient une amélioration décisive de l'objet proprement dit de ce chauffage préalable, consistant en effet à provoquer la fusion en un temps court de quantités de métal les plus grandes possible.. Le dispositif d'alimentation conformément à l'inven- tion n'est pas limité à la fusion de déchets métalliques de l'aluminium et de ses alliages. Un tel dispositif autorise également, par exemple, le traitement de déchets d'alliages de cuivre ou de zinc. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 7 -2559887 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation équipant un four des- tiné à la fusion de déchets de métaux non ferreux, en parti- culier de déchets d'aluminium, à l'aide d'un réservoir de chargement, dispositif caractérisé par le fait que ce dis- positif (3) présente une chambre intégrée (5) de chauffage préalable, dans laquelle se trouve le réservoir de charge- ment (6) recevant, en tant que réservoir collecteur, les déchets métalliques (8) déversés par l'intermédiaire d'un puits de descente (9); par le fait que des buses (21) sont prévues dans la chambre (5) de chauffage préalable, ces buses soumettant directement les déchets métalliques (8) à l'action de gaz chauds circulant à grande vitesse et provenant d'un conduit (20) des gaz d'échappement d.u four de fusion (2); et par le fait que le réservoir de charge- ment (6) peut être introduit dans la chambre de fusion (15) du four de fusion (2) installé cdirectement en aval du dispositif d'alimentation (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le réservoir de chargement (6) peut être déplacé au moyen d'un chariot (11) doté d'un mécanisme d'entraînement (14). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le chariot (11) est relégué à l'extérieur de la chambre (5) de chauffage préalable. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, sur le chariot (11), se trouve un disposi- tif vibrateur (10) relié au réservoir de chargement (6). 5. Dispositif selon la revendication 49 caractérisé par le fait que le dispositif vibrateur (10) est réalisé sous la forme d'un excentrique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé par le fait que le conduit (20) des gaz d'échappement du four de fusion (2), un conduit (24) d'evacuation des gaz chauds de la chambre (5) de chauffage préalable ainsi que, éventuellement, un conduit (30) d'admission d'air frais débouchent dans un système 8 2559887 mélangeur (23)jen aval duquel est installé un ventilateur (26) de brassage des gaz chauds. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le système mélangeur possède un dispositif de régulation de la température, qui actionne un volet réglable (27) dans le conduit (30).