Brevet FR2559401A1 — publié le 19850816

Procédé et dispositif pour l'égouttppe en tas d'un matériau grnnulsirs mouillé. L'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'égout- tage en tas d'un matériau granulaire mouillé. Les matières solides ou minerais, tels que sables ou phosphates fins, sont généralement lavés à l'eau pour être débarrassés de leurs impuretés. A la fin de ce traitement, ces matériaux sont généralement encore mouillés et il est nécessaire de prévoir l'élimination totale de l'eau par séchage. Ce séchage étant réalisé généralement dans des fours à température suffisamment élevée pour assurer l'évaporation de l'eau, il en résulte une consommation d'énergie thermique d'autant plus importante que le poids d'eau contenue dans les matières à sécher est élevé. Il est donc nécessaire d'égoutter au maximum les matériaux à sécher pour diminuer le cout du séchage. Généralement pour des sables fins d'une dimension comprise entre 80 / et 1,5 mm ou pour des phosphates lavés d'une granulométrie généralement comprise entre 6Q et 1 mm, on utilise des systèmes d'égouttage dynamique, tels que tam bours égoutteurs, cribles vibrants, essoreurs vibrants, essoreurs centrifuges, filtres à tambour, à vide ou filtres à bandes. Les taux d'humidité résiduelle obtenus avec ces matériels après égouttage est différent suivant le matériel utilisé mais, à titre d'exemple, on obtient dans le meilleur des cas une humidité résiduelle de 7 à 9% avec des sables siliceux roulés et de 13 à 15% avec des phosphates lavés, pour une température comprise entre 15 et 180C. Le but de la présente invention est de remplacer les systèmes d'égouttage dynamique par un procédé d'égouttage en tas statique qui offre l'avantage d'obtenir une humidité résiduelle plus faible, par exemple de 4 à 5% pour les sables siliceux et de 9 à 10% avec les phosphates. On sait que dans le cas où l'égouttage en tas est réalisé sans précaution particulière, il résulte, du fait du cheminement de l'eau du haut vers le bas du tas, que l'humidité diminue fortement dans la partie supérieure et augmente en partie basse. Il s'ensuit que la matière à sécher après égouttage n'a pas un degré d'humidité constant sur tout son volume, ce qui provoque des difficultés d'exploitation des fours et une consommation d'énergie plus importante. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un procédé d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce procédé comportant les opérations suivantes : - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparattre de l'eau libre, - évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - prélèvement de matériau égoutté à partir d'un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'empilement étant réalisé sur une aire de drainage de l'eau, la partie de ltempilement située entre la zone de drainage et le niveau de prélèvement, dénommée zone passive, est utilisée comme zone de filtration servant à la protection de drains placés dans la zone de drainage et évitant leur colmatage, cette zone passive étant conservée pour l'égouttage de plusieurs empilements déposés sur elle successivement, avant d'être remplacée lorsqu'elle commence à se colmater. L'invention a également pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Ce dispositif est caractérisé par le fait que l'empilement étant réalisé sur une aire de drainage de l'eau, les moyens de drainage comportent des drains dont la hauteur est d'au moins 1,50 m, la hauteur de la zone passive, comprise entre le niveau de prélèvement et la zone de drainage, étant supérieure à 0,50 m. La hauteur de 1,50 m pour les drains résulte du fait que, pour des matériaux des types décrits ci-dessus, l'effet de capillarité permet une remontée de l'eau, à partir du point le plus bas des drains, d'une hauteur de l'ordre de 1,50 m. Par ailleurs si la zone passive était d'une hauteur inférieure à 0,50 m, l'effet de protection des drains à l'égard du colmatage serait fortement diminué. Avantageusement le système des drains est auto-nettoyant, un dispositif d'amenée de liquide sous-pression permettant, après élimination de la zone passive, d'enlever la matière contenue dans les drains. Dans la zone de l'empilement surmontant le niveau de prélèvement, le matériau à égoutter séjourne le temps nécessaire pour atteindre son humidité limite avant d'être transféré vers son lieu d'utilisation. La zone passive sous-jacente sert en fait de filtre de prédrainage. La présente invention offre l'avantage d'obtenir l'humidité la plus basse possible après égouttage, d'avoir une humidité constante sur tout le volume actif supérieur de l'empilement, d'assurer la protection des drains et éviter leur colmatage à terme grâce à la zone passive, d'assurer le nettoyage et le bon fonctionnement en cas de colmatage au cours de l'exploitation du parc d'égouttage. D'autres caractéristiques et avantages du procédé et du dispositif ressortiront de la description qui va suivre, relative à une forme d'exécution d'installation donnée à titre illustratif et nullement limitatif. Sur le dessin La figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un parc d'égouttage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe schématique selon la ligne Il-Il de la figure 1. La figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 2, à une échelle agrandie. La figure 4 représente agrandi le détail IV de la figure 3. Dans le mode d'exécution décrit et représenté, la référence 1 désigne un parc d'égouttage de forme sensiblement rectangulaire ; il peut avoir, pour assurer l'égouttage de 100 tonnes/heure de phosphate lavé, une largeur de 50 m pour une longueur de 150 m. Cette forme n'est pas limitative ; elle peut être circulaire, carrée, en forme de haricot, suivant les moyens de manutention adoptés pour la formation du tas. Dans le cas décrit, la formation du tas s'effectue sur le parc 1 au moyen d'une bande transporteuse 2 qui peut Jeter le matériau granulaire sur toute la longueur du tas à former, par une jetée 3. La bande transporteuse et la jetée se situent dans le cas décrit à une hauteur de l'ordre de 12 m au-dessus du niveau du sol 15. Comme le montre la figure 3, le fond du parc 1, est de part et d'autre en pente. Cette pente, supérieure à 2% et inférieure à 20%, est généralement comprise entre 10 et 15% ; elle permet de drainer l'eau percolant du tas 4 vers la partie médiane du parc où se trouve placé en contrebas un tunnel 7 dans lequel sont installés des drains 8, verticaux dans l'exemple représenté, qui acheminent l'eau de drainage vers un canal 9 d'évacuation des eaux drainées. Comme le montre la figure 3, le tas 4 est formé d'une partie active 5 en cours d'égouttage au-dessus de la partie passive 6, tramée différemment. Cette partie active 5 en cours d'égouttage sera donc stockée sur le parc 1 pendant un certain temps pour permettre à l'eau de s'évacuer vers le bas du tas. Le temps de stockage pourra être de l'ordre de 50 heures pour des sables et de 100 à 150 heures pour des phosphates lavés. La matière stockée dans cette partie active pourra après égouttage être évacuée vers les fours de séchage ou tout autre lieu d'utilisation ultérieur, désigné par la référence 13. La formation du tas est initiée au niveau de la zone 4A et se poursuit vers la zone centrale. Lorsqu'elle atteint la zone 4B, la zone 4A du tas est alors asséchée et on peut alors procéder à l'évacua- tion du matériau asséché présent dans cette zone. Au fur et à mesure de l'évacuation du matériau asséché, dans le sens de la zone lIA vers la zone 4B, on libère un emplacement sur lequel on peut à nouveau empiler le matériau à assécher. La figure 1 montre une reprise, dans la zone lIA, par des engins de reprise mobiles à godets 11, qui chargent des bandes d'évacuation 12 et qui alimentent les points 13. Cette reprise décrite n'est pas limitative quant à sa forme ; elle peut être faite par tout autre moyen mécanique tel que roue pelle, etc. Le liquide à égoutter dans la matière pulvérulente formant le tas peut entratner dans son transit vers la zone passive 6 du tas des éléments fins tels que argiles ou autres matières très fines de granulométrie inférieure à 40 microns qui peuvent colmater les drains 8 placés au bas du tas. La zone passive 6 du tas, formé en principe du même matériau que celui de la zone active 5 a pour mission d'arrêter ces matières fines afin de protéger les drains 8 et éviter leur colmatage. Cette zone passive 6 sera également évacuée du parc par les dispositifs d'évacuation 11 et 12 après un temps de séjour de quelques mois sur le parc et remplacée par de la nouvelle matière amenée par le dispositif d'alimentation 2 et 3. Selon l'invention le parc de stockage et d'égouttage des matières humides à égoutter fonctionne de la façon suivante : - la matière solide humide à égoutter est mise sur le parc en continu par les dispositifs de manutention 2 et 3 à l'avancement. - après un stockage de quelques jours le matériau sera repris sur la zone active du tas 5 qui aura égoutté. Le cycle d'égouttage se poursuivra jusqu'au moment où la couche passive 6 commencera à se colmater, ce qui se traduira par une augmentation de l'humidité relative dans le tas actif 5 après égouttage. La couche passive 6 sera alors enlevée par les dispositifs 11 et 12 et remplacée par du matériau à égoutter. Comme il a été indiqué dans ce qui précède la hauteur des drains devra excéder 1,5 m et la hauteur de la couche passive 6 devra être supérieure à 0,50 m; la hauteur de la couche passive 6 dans la zone la plus épaisse, c'est-à-dire sur l'axe longitutinal du tas pourra être, par exemple, de un à deux mètres pour obtenir la meilleure efficacité d'égouttage et la meilleure homogénéité de l'humidité dans le tas. Le parc 1 pourra comporter en plus des drains principaux 8, disposés selon l'axe longitudinal du parc, des drains transversaux 16 pouvant se raccorder sur les drains 8 au niveau de l'évacuation de l'eau. La figure 4 représente plus en détail le tunnel d'évacuation 7 muni de drains 8 placé au bas de la zone passive 6 du tas. Le passage des eaux de la zone passive 6, guidées vers le tunnel 7 par les pentes du parc 1, vers les drains 8 s'effectue par des ouvertures 21 prévues dans la partie médiane du fond du parc 1 qui délimite également la partie supérieure du tunnel 7. Les ouvertures 21 peuvent être réalisées de différentes façons. On peut ainsi prévoir une ouverture longitudinale s'étendant sur toute la longueur du tunnel 7, l'emplacement d'un drain longitudinal étant alors délimité par une paroi latérale du tunnel et une paroi disposée en vis-à-vis. Les ouvertures peuvent également, et c'est ce qui a été représenté sur la figure 4, être constituées par des alvéoles prévues dans l'épaisseur des parois latérales 22 du tunnel 7. Ces alvéoles sont fermées latéralement par des plaques 23 métalliques ou en béton. L'emplacement d'un drain est donc délimité par une alvéole dans la paroi 22 et une plaque 23. A titre illustratif, si l'épaisseur de la paroi 22 est de 30 on, la largeur de l'alvéole peut être de 20 cm, deux alvéoles successives pouvant être séparées par 2,50 m de paroi pleine. L'alvéole présente avantageusement une forme non conique élargie vers le bas facilitant le nettoyage du drain. Selon un autre mode dé réalisation non représenté, les drains peuvent être réalisés en disposant des conduits de forme appropriée, par exemple en béton, au regard d'ouvertures 21. De préférence de tels conduits ont un profil conique évasé vers le bas pour faciliter le nettoyage de ces drains et sont munis d'ouvertures dans leur partie inférieure pour acheminer le liquide s'égouttant vers le canal 9. Les drains 8 sont placés dans le tunnel 7 de façon que l'on puisse accéder à leur base pour en assurer leur nettoyage. Les drains 8 sont remplis généralement par le matériau à égoutter, mais peuvent être garnis par toutes matières pulvérulentes propres et poreuses appropriées. Le bas des drains 8 est ouvert et la matière formant les drains retenu par une butée de pied 17, pleine ou poreuse, pour retenir la matière contenue dans les drains 8 mais pouvant laisser passer le liquide à drainer. L'eau sortant du bas du drain s'écoule dans le canal 9 pour ressortir aux deux extrémités du tunnel 7 dans des bassins de récupération 14 et être évacuée par les pompes de drainage 10. Le niveau hydrostatique dans le canal 9 devra se trouver Si possible au-dessus du niveau 20 de la nappe phréatique se trouvant dans le sol qui porte le parc 1. Si cette condition n1 est pas remplie, les parois délimitant le fond du parc 1 par rapport au sol seront étanches et le niveau dans le canal 9 toujours maintenu au-dessus du point bas des drains. Le système de drains 8 est avantageusement auto-nettoyant ; dans ce but il est muni d'un dispositif d'amenée de liquide sous-pression 19 alimenté par l'amenée 18. Il permet après avoir évacué la couche passive 6 du tas par les dispositifs d'évacuation 11 et 12 d'enlever la matière contenue dans les drains et de l'évacuer par le canal 9 afin de la remplacer par de la matière propre. Bien entendu 11 invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce procédé comportant les opérations suivantes : - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - prélèvement de matériau égoutté à partir d'un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre, ce procédé étant caractérisé par le fait que l'empilement étant réalisé sur une aire (1) de drainage de l'eau, la partie (6) de l'empi- lement située entre la zone de drainage et le niveau de prélèvement, dénommée zone passive, est utilisée comme zone de filtration servant à la protection des drains (8) placés dans la zone de drainage et évitant leur colmatage, cette zone passive (6) étant conservée pour ltégout- tage de plusieurs empilements déposés sur elle successivement, avant d'être remplacée lorsqu'elle commence à se colmater. 2/ Dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillés ce dispositif comportant - des moyens d'apport (2, 3) du matériau mouillé à la partie supérieure d'un empilement (4) de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparattre de l'eau libre, - des moyens d'évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et des moyens (28) de prélèvement (11, 12) du matériau égoutté à partir d'un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au-dessus de celui de l'eau libre, ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'empilement (4) étant réalisé sur une aire (1) de drainage de l'eau, les moyens de drainage comportent des drains (8) dont la hauteur est d'au moins 1,50 m, la hauteur de la zone (6) comprise entre le niveau de prélèvement et la zone de drainage, dite zone passive, étant supérieure à 0,50 m. 3/ Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que l'aire (1) où est effectué l'empilement (lI) présente une forme de cuvette dont les borda sont légèrement inclinés, la pente de chaque bord étant comprise entre 2 et 20%, un tunnel (7) dans lequel sont installés les drains (8) étant disposé dans la partie médiane de ladite zone, un canal (9) d'écoulement de l'eau étant situé à la partie basse du tunnel (7). 4/ Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les drains (8) ont une forme tronconique élargie vers le bas. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à li, caractérisé par le fait que les drains (8) sont remplis par le matériau à égoutter formant l'empilement (lI), le bas des drains (8) étant ouvert et la matière formant les drains étant retenue par une butée (17) laissant passer le liquide à drainer. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le système des drains (8) est auto-nettoyant, un dispositif d'amenée de liquide sous-pression (18, 19) permettant, après élimination de la zone passive (6), d'enlever la matière contenue dans les drains (8).