Brevet FR2586588A1 — publié le 19870306

La présente invention concerne un procédé et une installation pour la préparation de terre de diatomées obtenues en exploitation a l'air libre sous la forme de farine fossile pour une utilisation comme un auxiliaire de filtration dans l'industrie des boissons et des produits alimentaires, comme matiere premiere pour des produits chimiques, comme matériaux de construction et d'isolation, comme charge pour des colorants, des laques, des engrais, etc., comme matière de support, etc. Les technologies de préparation de diatomées, connues en URSS, en Tchécoslovaquie,'enMance, en RDA et aux ETATS-Uhis font intervenir dans les différentes étapes opératoires un concassage, un séchage, une désagrégation, une cuisson (calcination/activation), un refroidissement, un broyage, une classification et une mise en sacs. A cet égard, le séchage, la cuisson et le refroidissement sont effectués exclusivement au moyen de fours tubulaires rotatifs et de refroidisseurs tubulaires rotatifs volumineux et consommant beaucoup d'énergie, ce qui crée, notamment lors de la cuisson et a cause des longs temps de passage, des agglomérations et un frittage de la diatomite, ce qui nécessite par conséquent des processus coûteux de désagrégation et de broyage.De l'argile et du sable subsistent comme constituants indésirables avec une forte proportion dans le produit final. En cas de panne d'un ensemble intervenant dans cette chaine de séchage, de cuisson et de refroidissement, il se produit un arrêt total de la fabrication. Le tri des fractions de grains est effectué en partie par l'intermédiaire d'appareils de criblage pneumatique, dans de nombreux cas exclusivement par l'intermédiaire de cyclones, de sorte que, en relation avec le processus de cuisson incontrôlé, on ne peut pas obtenir un tri par grosseurs de grains qui soit prédéterminable. En conséquence, les produits finis doivent être analysés, avant le déchargement et la mise en sacs en ce qui concerne la perméabilité, la densité à l'état humide et les résidus de criblage et seulement ensuite la qualité de farine fossile obtenue pour chaque charge de four peut être déterminée. L'invention a pour but de créer un procédé et une installation pour la fabrication de farine fossile à partir de terre de diatomées, qui garantissent une pureté de farine fossile, une uniformité de qualité, des fractions de grosseurs degrainsprédéterminables et par conséquent une fabrication définie de charges, une diminution de la consommation d'énergie et une réduction d'encombrement pour l'installation ainsi qu'une poursuite de la fabrication dans le cas d'une défaillance technique d'un ensemble de séchage ou de cuisson. L'invention a.pour but de permettre de produire en même temps et de façon permanente trois sortes de farine fossile (farine fossile fine, moyenne et grossière), des charges ainsi que d'autres matières minérales. Conformément a l'invention, le procédé de préparation de terre de diatomées, en maintenant les structures et en épargnant les substances , est mis en oeuvre de telle sorte que la désagrégation de la farine fossile brute soit réalisée par broyage de la structure de diatomées au moyen de jets d'air tandis que le séchage, l'élimination d'impuretés minérales, la calcination et le refroidissement de la farine fossile brute sont réalisés en utilisant le principe de la technique de traitement en couche tourbillonnaire. Les agglomérats existants sont désagrégés par broyage par jets d'air et le tri de la terre fossile est effectué à l'aide d'appareils de criblage pneumatique en spirale. Lors de l'épuration, les fractions de quartz et d'argile sont éliminées par des processus de criblage.. Les opérations principales de séchage, de broyage, d'épuration, de calcination et de tri se déroulent à chaque fois dans quatre ligne indépendantes mais permutables entre elles de façon appropriée. Pour la mise en oeuvre du procédé, il est prévu conformément à l'invention une installation qui se compose de la combinaison d'appareils de désagrégation par jets d'air, de sécheurs à couche tourbillonnaire, de dispositifs d'épuration par criblage, de dispositifs de calcination à couche tourbillonnaire, de refroidisseurs à couche tourbillonnaire et de dispositifs de criblage pneumatique. L'installation fournit la possibilité d'effectuer des commutations dirigées de manière que, en cas de déficience de machines et d'appareils déterminés, la production continue à se faire. La quantité de production d'une ou deux sortes de farine fossile peut être modifiée en adaptation à la production des autres sortes. L'invention va être décrite de façon plus détaillee dans la suite en référence à un exemple de réalisation: La terre de diatomées qui a été obtenue dans une exploitation à l'air libre et qui a été soumise à un stockage intermédiaire en un lieu de stockage à l'air libre mais recouvert d'une toiture est introduite de façon continue dans l'installation de préparation par l'intermédiaire d'une grille de distribution et d'un transporteur à bande inclinée. La fraction fine d'une granulométrie inférieure à 3 mm est séparée par criblage du courantdefarine fossile brute et la fraction ayant une granulométrie comprise entre 3 mm et 200 mm au maximum est transférée dans un broyeur où elle est broyée jusqu'à 3 mm au maximum. La farine fossile brute provenant du criblage et du broyage est transférée par l'intermédiaire d'un diviseur d'écoulementdefarine fossile jusqu'à deux trémies pour matière brute qui peuvent entre alimentées alternativement. Après les trémies de matière brute commence respectivement par l'intermédiaire d'une bascule à bande de dosage, une ligne particulière de conditionnement pour un séchage et une épuration. Depuis la bascule de matière brute jusqu'à l'épuration, les deux lignes de conditionnement sont équipées de la même manière et fonctionnent avec la même capacité. La matière brute broyée au maximum jusqu'à 3 mm est introduite dans le sécheur chauffé au mazout et qui fonctionne selon le principe du séchage en couche tourbillonnaire. Le volume de séchage est divisé, du cOté de l'air tourbillonnaire et en dessous du fond de répartition d'air, en trois chambres dans lesquelles l'air chaud, qui est produit par chauffage direct dans une chambre de combustion, est introduit à 7500C. Dans la première chambre est en outre introduit de l'air chaud résultant de l'utilisation d'une énergie secondaire et provenant de calcinateurs à couche tourbillonnaire disposés en aval dans l'installation. Dans la zone de séchage placée au-dessus de la première chambre, la majeure partie de l'eau incorporée est vaporisée, la fraction restante est vaporisée audessus de la seconde chambre tandis qu'il se produit audessus de la troisième chambre une augmentation de la température de la matière fossile sèche jusqu'à 650 à 7000C. Au moyen de ce processus thermique, on atteint l'objectif de la première étape opératoire (séchage de la matière fossile brute d'environ 50% de teneur en humidité jusqu'à 5%, élimination des constituants organiques et conversion de l'oxyde de fer soluble en Fe203). Dans la quatrième chambre du sécheur est effectué le refroidissement de la matière fossile jusqu'à environ 1500C par insufflation d'air dans des conditions ambiantes. L'air sortant du sécheur contient de la pous sière fine, de l'eau vaporisée ainsi que la fraction de soufre et de carbone sous la forme d'oxydes de mazout de chauffage brûle et des constituants organiques. Pour éviter des dépassements par défaut de la température correspondant au point de rosée et des phénomènes associés de corrosion de l'installation, la température de gaz effluent est maintenue au-dessus de 1400C par le calo-porteur introduit en provenance de la troisième chambre. La poussière fine contenue dans le gaz effluent est séparée au moyen d'un cyclone et d'un séparateur de gaz chaud et le gaz effluent épuré est rejeté au-dessus de la toiture. La fraction grossière de la matière fossile séchée est évacuée de la chambre de refroidissement audessus du fond tourbillonnaire jusqu'en dehors du sécheur, selon le principe du trop-plein,et elle est introduite dans un broyeur où cette fraction est broyée jusqu'à une granulométrie inférieure à 63 tim. Par l'intermédiaire d'un séparateur de matière grossière, qui renvoie la matière grossière vers le broyeur, le produit broyé est séparé par l'intermédiaire d'un séparateur à tissu et il est transféré en même temps que la fraction fine jusque dans une trémie de stockage de matière fossile séchée. La fraction de matière grossière sortant du cyclone est également renvoyée au broyeur. Dans le cas d'un séchage insuffisant de la matiere fossile brute ou bien lors du démarrage de l'installation ou bien lorsqu'il se produit des avaries, il est prévu un renvoi de la matière fossile sèche au c6té d'entrée du sécheur. A partir de la trémie de matière fossile seche, la matière fossile sèche dosée est transférée jusqu'à l'installation d'épuration dans laquelle s'effectue, selon le principe de la force de gravité, la séparation de la fraction de sable - en meme temps que des fractions grossières d'argile. En parallèle à l'appareil de criblage par gra vité, il est prévu des appareils de criblage pneumatique à rotors qui permettent une adaptation à des conditions variables. La fraction séparée est transportée jusque dans des trémies réceptrices d'impuretés minéralogiques. La matière fossile sèche épurée est séparée du courant d'air par l'intermédiaire d'un séparateur à tissu. Jusqu'à l'étape opératoire d'épuration, l'installation se compose de deux lignes de conditionnement opérant en parallèle et de capacité identique. Du fait que les fractions quantitatives transportées de matière fossile fine, moyenne et grossière doivent se trouver dans le rapport 1:2:1, la première ligne de conditionnement-est divisée en lignes de conditionnement ayant des capacités quantitatives identiques en vue de la production de matière fossile fine et de matière fossile grossière, tandis que la seconde ligne de conditionnement sert exclusivement à la fabrication de la matière fossile moyenne. Ligne de production de matière fossile fine/Ligne de production de charge: Le courant pondéral pour la ligne de production de matière fossile fine parvient sous la forme d'une fraction pondérale provenant de la première ligne de conditionnement soit directement dans la trémie de stockage de l'installation de criblage, soit dans un calcinateur. L'alimentation du calcinateur est effectuée seulement lorsque le résultat final du traitement à effectuer dans le sécheur jusqu'à 6500C n'a pas été atteint et lorsque, par conséquent, les transformations nécessaires n'ont pas été effectuées car, pour la matière fossile fine, aucun traitement thermique n'est nécessaire. Lorsque le traitement thermique nécessaire a été réalisé dans le sécheur, on supprime le post-traitement dans le calcinateur. Le calcinateur se compose d'une chambre de combustion chauffée au mazout, dans laquelle est produit un gaz chaud à 7500C par chauffage direct, ce gaz étant introduit dans un calcinateur cylindrique à couche tourbillonnaire. La matière fossile pure est chauffée jusqu'à 650 - 7000C et ensuite elle est refroidie dans un refroidisseur à couche tourbillonnaire jusqu'à environ 2500C. L'air de refroidissement est introduit dans le conduit de gaz effluent du calcinateur. L'air sortant du calcinateur est libéré par l'intermédiaire d'un cyclone de la majeure partie des poussières fines et il est introduit dans le conduit d'admission à la première chambre du sécheur I. La matière fossile post-calcinée est transférée jusque dans une trémie pour matière fossile pure et à partir de là elle est dosée dans une installation de transport par aspiration, dont l'air de refoulement constitue simultanément l'air de criblage utilisé dans le premier étage de criblage venant à la suite. Les fractions grossières supérieures à 45 pm sont transférées dans la trémie pour matière fossile pure de la ligne de fabrication de matière fossile moyenne tandis que la fraction comprise entre 0 et 45 vm est séparée du courant d'air par l'intermédiaire d'un dépoussiéreur à tissu. La matière fossile pure d'une granulométrie comprise entre 0 et 45 pm est fournie de façon dosée à l'installation de transport par aspiration du second étage de criblage (air de transport = air de criblage), à partir duquel la fraction fine de 0...5 pm est séparée dans les appareils de criblage pneumatique, en étant ensuite séparée de l'air effluent par un séparateur à tissu et en étant transporté jusque dans une trémie à matière de charge. La fraction comprise entre 5 et 45 vm, qui est produite dans le circuit de matière fossile grossière, est transportée dans une trémie pour matière fossile fine à partir de laquelle elle est transférée en vue de son conditionnement dans une station de mise en sacs. Ligne de production de matière fossile moyenne: Le processus technologique se deroulant dans la ligne de fabrication de matière fossile moyenne est identique au processus se déroulant dans la ligne de fabrication de matière fossile fine jusqu'à la séparation de la matiere fossile epurée dans un séparateur à tissu. A partir du séparateur à tissu, la matière fossile pure est transportée jusque dans la trémie pour matière fossile pure et elle est transférée à partir de là et de façon dosée jusqu'à un calcinateur, qui opère également comme un appareil à couche tourbillonnaire et qui permet d'atteindre une température de matière de 1000 à 10500C. Le chauffage est effectué par combustion directe de mazout dans la couche tourbillonnaire avec introduction d'air tourbillonnaire. Avant le processus de calcination et en cas de besoin, il est possible d'ajouter un fc9?dant sous la forme de soude. Les gaz sortant du calcinateur sont dépoussiérés en majeure partie par l'intermédiaire d'un cyclone et ils sont canalisés jusque dans la première chambre du sécheur. Par l'intermédiaire d'un ventilateur disposé en aval du cyclone, une dépression de 500 à 1000 Pa est établie en tette du calcinateur. Aussi bien le produit évacué latéralement du calcinateur que celui qui est sépare à la sortie du cyclone sont introduits dans un refroidisseur à couche tourbillonnaire qui est divisé en deux parties. Dans une première partie du refroidisseur, le produit est refroidi au moyen d'air de refroidissement de 10500C jusqu'à 4000C et l'air de refroidissement chauffé est introduit dans le courant de gaz sortant du calcinateur. Dans la seconde partie du refroidisseur, de l'air de refroidissement est introduit et, en outre, il est refroidi par l'intermédiaire de serpentins tubulaires refroidis par eau. A la sortie de la seconde partie du refroidi seur, la matière fossile calcinée est introduite de façon dosée dans le premier étage de criblage et la matière fossile grossière est séparée jusqu'à une granulométrie limite de 50 iim. La matière fossile grossière introduite dans un broyeur est broyée jusqu'à une granulométrie inférieure à 50 pm. Le produit broyé, ycompris l'air de broyage, est canalisé jusqu'à l'installation de transport par aspiration du premiér étage de criblage et, de cette manière, on spare une fraction ayant une granulométrie de 0 à 50 pm, qui tombe dans le séparateur à tissu placé à la suite. En variante, il est possible d'introduire la fraction de matière grossière provenant du premier étage de criblage de l'installation de transport par aspiration dans le premier étage de la ligne de production de matière grossière. La fraction de granulométrie comprise entre 0 et 50 vm est stockée dans la trémie pour matière fossile calcinée. A partir de la trémie pour matière fossile calcinée, la matière fossile parvient de façon dosée dans l'installation de transport par aspiration du second étage de criblage, dans lequel la fraction fine d'une granulométrie inférieure à 10 vm est séparée par l'intermédiaire d'un séparateur à tissu. La fraction fine d'une granulométrie inferieure à 10 pm est introduite dans la trémie pour matière de charge. Dans le courant de matière grossière sortant de l'appareil de criblage pneumatique pervient la matière fossile moyenne qui est collectée dans la trémie correspondante et qui est conditionnée dans une station de mise en sac. Pour le démarrage de l'installation ou bien lors d'avaries, il est possible de renvoyer le courant de matière grossière jusque dans la trémie pour matière fossile calcinée de granulométrie de 0 à 50 um. Ligne de fabrication de matière fossile grossière: La ligne de fabrication de matière fossile gros sière commence par une trémie pour matière fossile pure, qui est alimentée par un courant partiel provenant de la première ligne de conditionnement. A partir de la trémie, la matière fossile est déchargée au moyen d'une bascule de dosage et une quantité partielle est mélangée avec la quantité additionnelle totale de soude, qui a été broyée jusqu'à 50 pm, et elle est transportée en même temps que la quantité résiduelle de matière fossile jusqu a un mélangeur continu. Le mélange soude-matière fossile terminé est introduit dans un calcinateur cylindrique à couche tour IIoflnaîre, pul-s il est calcine avec fusion à une température de 900 à 9500C. Le calcinateur est chauffé par combustion directe de mazout dans la couche tourbillonnaire avec introduction d'air tourbillonnaire. Les gaz effluents sont dépoussiérés en majeure partie par l'intermédiaire d'un cyclone et sont introduits par l'intermédiaire d'un ventilateur d'aspiration dans la première chambre du sécheur I. La matière tombant du calcinateur et du cyclone est transférée dans le refroidisseur à couche tourbillonnaire en deux parties. Après le refroidisseur, la matière fossile active est introduite dans l'installation de transport par aspiration du premier étage de criblage et la matière grossière est séparée avec une limite de séparation de 63 ijm. La matière grossière est introduite dans le broyeur et elle est broyée jusqu'à une granulométrie inférieure à 63 pm. Le produit broye, y compris l'air de broyage, est à nouveau introduit dans l'installation de transport par aspiration du premier étage de criblage et, de cette manière, on obtient à la sortie du premier étage de criblage la fraction dont la granulométrie est comprise entre 0 et 63 vm, et qui tombe dans le séparateur à tissu placé à la suite. La fraction de granulométrie comprise entre 0 et 63 um est stockée dans la trémie de matière fossile active et elle est transférée de façon dosée dans l'installation de transport par aspiration du deuxième étage de criblage. La matière fine d'une granulométrie inférieure à 20 pm est séparée dans un séparateur à tissu et elle est introduite dans la trémie pour matière de charge. La fraction de matière grossière de granulométrie comprise entre 80 et 63 pm représente la fraction de matière fossile grossière, elle est stockée dans la trémie correspondante et elle est conditionnée dans une station de mise en sacs.Lors du démarrage de l'installation ou bien dans des conditions d'avaries, il est possible d'effectuer un renvoi dans la trémie de matière fossile active. REVENDICATIONS 1. Procédé pour une préparation, conservant la structure et épargnant les substances, de terre de diatomées en vue d'obtenir des quantités prédéterminables de farine fossile, notamment de qualité fine, moyenne, grossière et des charges pour différents domaines d'application, caractérisé en ce que la désagrégation de la farine fossile brute est effectuée par broyage par jet d'air dans sa structure de diatomées tandis que le séchage, l'épuration pour enlever les impuretés minérales, la calcination et le refroidissement de la farine fossile brute sont effectués en utilisant le principe de la technique de. traitement en couche tourbillonnaire. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les agglomérats formés sont désagrégés par l'intermédiaire d'un broyage par jet d'air, et le tri de la matière fossile est effectuée au moyen d'appareils de criblage pneumatique en spirale. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de l'épuration, les fractions de quartz et d'argile incorporées sont enlevées par des processus de criblage. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que, pour produire des quantités, reparties avec des proportions déterminables, des types de farine fossile correspondant à une matière fine, une matière moyenne et une matière grossière ainsi qu'à des charges, les opérations principales de séchage, de broyage, d'épuration, de calcination et de tri sont effectuées respectivement dans quatre lignes technologiques indépendantes mais pouvant cependant être permutées entre elles de façon appropriée. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par la combinaison de dispositifs de désagrégation à jets d'air, de dispositifs de séchage en couche tourbillonnaire, de dispositifs d'épuration par criblage, de dispositifs de calcination en couche tourbillonnaire, de dispositifs de refroidissement en couche tourbillonnaire et de dispositifs de criblage pneumatique.