Brevet FR2552678A1 — publié le 19850405

DESCRIPTION AMELIORATION DE LA TECHNIQUE DE LA FILTRATION, DU LAVAGE ET DE L'ESSORAGE, PERMETTANT D'EVITER OU DE MAîTRISER LA FISSURATION DES GATEAUX EN COURS D'OPERATIONS, ET SUPPORTS FILTRANTS PROPRES A OBTENIR CES RESULTATS. La présente invention concerne les techniques de séparation liquide-solide qui recourent à la production et au traitement d'un gâteau sur un support plan ou de faible courbure et d'étendue importante. Le support est généralement un textile, un feutre ou un papier dont la matière constituante convient au produit traité et aux conditions du traitement. Ce support filtrant est, lui-même > posé sur un support mécanique rigide ou semi-rigide dont la géométrie permet l'évacuation des filtrats. Le gâteau est formé en exprimant la partie liquide de la suspension initiale à travers le support filtrant sous l'action de la gravité, ou, le plus souvent, d'une différentielle de pression. Ainsi, dans les figures jointes en annexe à ce brevet, on aura partout, si c'est la pression qui est le moteur de l'opération, pression en zone 1 supérieure à la pression en zone 6, laquelle peut, par exemple, être sous vide. Dans les opérations industrielles, les surfaces de gâteau sont très étendues et la plus petite dimension du gâteau est couramment de 10 à 100 fois supérieure à son épaisseur. Il en résulte que la surface libre du gâteau est généralement plane. Ce mode opératoire conduit, quelle que soit la configuration du support, à former des gâteaux de forme telle que leur résistance hydraulique au passage des filtrats est uniformisée sur l'ensemble de leur surface, les filtrats rencontrant une résistance comparable quel que soit leur point d'entrée. Ceci, lorsque la configuration du gâteau n'est pas perturbée, assure l'uniformité des opérations subséquentes de lavage et d'essorage. En effet, le gâteau est couramment soumis, après sa formation, à ces opérations, éventuellement plusieurs fois en alternance. En ces occasions, la différentielle de pression est appliquee, soit pour maintenir le gâteau sur son support entre des opérations successives, soit pour y faire passer du liquide ou un gaz. Lors du passage de gaz, qui peut intervenir en plusieurs occasions dans le traitement, en particulier pour réduire la charge des lavages subséquents, purger les circuits, maintenir le gâteau sur son support, ou assurer sa dessication, il est courant que le gâteau se fissure. En effet, l'évolution de la texture et des propriétés mécaniques, lors du départ de l'imprennant, modifie la cohésion et le volume propre du gâteau et ce, de surcroît, différenitient suivant la profondeur considérée dans le gâteau. La contraction volumique du gâteau et la perte de lletat pâteux initial, qui interviennent souvent, ne sont pas généralement compatibles avec le maintien de l'aire initiale de la surface libre, qui, pour un gâteau plan, est invariante quand l'épaisseur se réduit. Les fissures apparaissent alors et fournissent un passage préférentiel aux fluides qui ne remplissent plus correctement leur fonction de lavage ou d'essorage. Ces fissures s'aggravent par érosion et les rendements s1en trouvent gravement affectés. Ces fissurations se présentent dans nombre de procédés, particulièrement lorsque les gâteaux sont compressibles ou lorsqu'vils sont formés au départ de suspensions fortement flocculées. Le phénomène est évidemnent particulièrement marqué sur les gâteaux de grande étendue obtenus, par exemple, sur les filtres à plateaux verticaux, à disques et à tambours de grands diamètres, ainsi que sur les filtres à bande. L'invention consiste à modifier le support de filtration en sorte de substituer à un grand gâteau plan une multitude de gâteaux plus petits de surface libre convexe. En effet, cette configuration entraîne une réduction de l'aire de la surface libre lors de la contraction volumique et de la réduction d'épaisseur. Si cette convexité est convenablement choisie selon les principes suivants, appliqués à chaque cas particulier, les fissures n'apparaissent pas - La réduction d'aire doit être au moins du même ordre que celle qui résulte de l'apparition des fissures sur le gâteau plan correspondant. - La réduction d'aire doit être assez uniformément répartie ; en particulier, le contour du gâteau ne doit pas présenter de concavité et les rapports de son épaisseur à ses autres dimensions doivent être suffisants pour éviter une zone plane étendue en son milieu. - La réduction relative, en pourcentage, de l'aire augmente avec l'augmentation des variables suivantes épaisseur gâteau/dimension gâteau, épaisseur initiale/épaisseur finale. La première dépend de l'utilisateur et la seconde dépend, pour une grande part, du produit. Il faut donc augmenter la première d'autant plus que la tendance à la fissuration est plus forte et qu'elle intervient à un stade moins avancé de la rétraction volumique. Il a été vérifié, sur un plateau d'environ 0,5 m3, entoile, et dont une seule face était artificiellement obstruée suivant les hachures de la figure 6, qu'un gâteau de 3 à 4 cm était nettement fissuré sur la face non traitée tandis que l'autre présentait, en fin d'essorage, six gâteaux distincts, légèrement convexes et exempts de fissures. Les résultats comparés de lavage et d'essorage ont confirmé l'avantage de cette nouvelle disposition qui améliore l'efficacité de ces opérations au prix d'une perte de la quantité traitée par unité de surface qui reste très faible puisque les gâteaux peuvent être jointifs. Il convient de noter que l'intervalle entre deux gâteaux convexes ne présente pas les effets hydrauliques néfastes d'une fissure. En effet, .cette dernière établit subitement une surface isobare selon la direction antérieure de l'écoulement tandis que la surface de l'intervalle entre deux gâteaux est une isobare tout au long du processus. Enfin, pour la même raison, le contact entre le gâteau et la zone imperméable n'a pas le caractère d'une "demi-fissure". Il peut d'ailleurs être fait usage d'un chevauchement des gâteaux adjacents ; ceci conduit à une solution de continuité concave ; la fissure qui s'y forme sera sensiblernent parallèle aux isobares adjacentes avant fissuration ; elle perturbera peu l'écoulement et contribuera au tassement périphérique du gâteau. Cette technique peut être mise en oeuvre par une simple modification du support filtrant, voire même du support rigide ou semi-rigide du support filtrant proprement dit. Elle ne nécessite pas de modification importante des appareillages et, si son mode de réalisation est judicieusement choisi parmi les possibilités exposées, elle ne contrarie pas la réalisation des autres fonctions telles que le débâtissage des gâteaux, qu'il soit fait par passade de la toile sur un rouleau de faible diamètre, par raclage ou par gonflage. Divers procédés sont possibles pour obtenir un damier de surfaces perméables convexes ou allonges, séparées par un réseau de bandes où le passage des fluides est nêné ou empêché. La largeur de ces bandes est adaptée dans chaque cas à l'épaisseur des gâteaux et au débordement sur les bandes qui en résulte. L'obstruction du support filtrant peut être obtenue - par dépôt d'un film ou imprégnation du support par un produit imperméable, par exemple une cul le ; le produit ou le film peuvent utilement être souples et élastiques ; - par traitement thermique, chimique, mécanique, ou combiné, obstruant le support par ramollissement ou appoint de matière, ou réaction chimique, ou écrasement ; - par adjonction, par exemple par couture, de bandes imperméables au support ; - par adjonction, par exemple par collage, de bandes de section plan convexe, éventuellement en élastomère ; - par l'emploi d'un support rigide ou semi-rigide du support filtrant comportant de larges bandes planes fermées en contact avec le support et encadrant des zones où l'écoulement des filtrats n'est pas perturbe par un tel contact ;; - par application sur le support filtrant d'un réseau en matière élastique indépendant de lui. La figure .1 décrit le principe des opérations que l'invention concerne ; elle présente une coupe schématique où les écoulements interviennent selon le plan du dessin et vers le bas. La suspension à filtrer est introduite dans la zone 1 et les filtrats s'écoulent vers la zone 5. Les particules solides sont retenues par le support filtrant 4 qui repose sur un support mécanique rigide ou semi-rigide 5. Les particules s'accumulent pour former le gâteau 3 dont la surface libre, immédiatement au terme de la filtration proprement dite, est désignée par 2. Ultérieurement, le liquide utilise pour laver le gâteau, ou le gaz destine à repousser l'impregnant, pénètrent dans le gâteau, venant de 1, à travers 2, et sortent en 6 après avoir traversé 3, 4 et 5. La figure 2 montre les états successifs d'un gâteau fissurant forme sur un support usuel : la surface libre initiale 2 s'est déplacée en 2bis, par contraction du gâteau au cours du départ de l'imprennant, et elle présente des fissures 8 vues en coupe. La figure 3 montre un gâteau obtenu sur un support délimité par un contour imperméable 7 dont la largeur est comparable à l'épaisseur du gâteau forme. Grâce à la convexité du gâteau, il est visible, sur cette coupe, que l'aire de la surface libre 2bis est inférieure à celle de 2. L'essorage peut ainsi être obtenu sans fissuration si la taille de la zone perméable et l'épaisseur ont été choisies comme indique plus haut en fonction du comportement particulier du produit. Il en résulte des résultats meilleurs tant en efficacité d'essorage qu'en efficacité de lavage si une telle opération intervient à ce stade. La figure 4 présente la section d'une réalisation particulière, où une obstruction partielle est obtenue sans modifier le support filtrant mais en ménageant une large zone fermée dans le support mécanique sous-jacent, en l'occurence la bande en caoutchouc 9 d'un filtre à bande, dans le cas illustré à titre d'exemole. Cette disposition n'élimine pas la fissure 8 mais permet de la situer là où elle nuit le moins au processus. La figure 5 présente la section d'une autre réalisation particulière où l'obturation locale de la surface filtrante est assurée par l'application d'une bande 10, par exemple en elastomère, saillante et séparant les gâteaux. Cette disposition empêche tout court circuit par compression périphérique des gâteaux lors de leur rétraction. Les figures 6 et 7, la seconde étant une coupe schématique de la première selon AA, montre une réalisation particulière applicable à un filtre à plateaux verticaux. Le plateau entoilé est représenté de face fig. 6 ; il est muni d'un tube 11 d'évacuation des filtrats et du gaz employé pou l'essorage. La surface filtrante est obstruée selon le réseau de bandes 7 et libre en 4. Les polygones 4 ne comportent pas de parties rentrantes dans leur contour. Leur dimension est de l'ordre de 5 à 10 fois 1 'éoaisseur du gâteau, ce rapport, dépendant du produit, n'étant pas strictement limitatif. Sur la fioure 7, coupe selon AA de 6, sont représentés les états 2 et 2bis de la surface libre des gâteaux produits, soit fin filtration et au cours du départ de l'imprégnant. Pour ne pas faire deux figures, on a représenté sur la face supérieure le résultat d'une marche à épaisseur moyenne avec gâteaux distincts et, sur la face inférieure, celui obtenu avec des gâteaux très épais réunis par une solution de continuité localement concave. Il y a alors fissuration.mais les conséquences pour la figure hydraulique de l'écoulement sont, comme il a été expliqué, moindres que dans le cas de la figure 2. REVENDICATIONS 1) Technique améliorée de filtration, lavage et essorage caractérisée par la mise en oeuvre d'une surface filtrante présentant des zones perméables de contour convexe, pouvant être allonge, séparées par un réseau de bandes ou le passage des filtrats au travers du support filtrant, est empêché ou contrarié. 2) Procédés de filtration, lavage et essorage selon la revendication 1, conduisant de ce fait à la production de gâteaux de surface libre convexe, soit distincts, soit reliés par une solution de continuité concave située au-dessus des régions obstruées de la surface de filtration. 3) Supports filtrants selon la revendication 1, caractérisés en ce que le passage des filtrats y est empêché localement par une imperméabilisation selon un réseau de bandes délimitant entre elles un damie# de zones perméables. 4) Supports filtrants selon la revendication 3 caractérisés en ce que l'imperméabilisation locale est obtenue par dépot d'un film ou par imprégnation, ou par traitement chimique, thermique ou mécanique ou par une combinaison de ceux-ci, ou par adjonction, collage ou couture de bandes imperméables de l'un ou l'autre coté du support filtrant. 5) Supports filtrants selon la revendication 3 où l'obstruction locale au passage des filtrats pour l'imperméabilisation est obtenue par l'adjonction, au support filtrant, de bandes souples présentant une saillie entre les gâteaux qu'elles sont destinées à séparer. 6) Supports mécaniques, rigides ou semi-rigides, du support filtrant proprement dit, tels que bandes en caoutchouc ou plateaux filtrants, comportant, selon 'a revendication 1, un réseau de bandes planes en contact avec le support filtrant sur une largeur suffisante pour contrarier localement l'écoulement des filtrats au travers du support filtrant et obtenir, en regard, sur ce dernier, une séparation ou un creusement caractérisé des gâteaux. 7) Toute réalisation, par l'emploi d'un réseau d'éléments souples, appliquée sur le support filtrant sans en être solidaire, de la configuration de la surface filtrante exposée dans la revendication 1.