Brevet FR2635278A1 — publié le 19900216

La présente invention concerne le domaine de la classification pneumatique de différents matériaux pulvérulents par un courant d'air ascendant et a notamment pour objet un classificateur par gravité. L'invention peut avantageusement s'appliquer dans les industries chimiques, minières, dans le bâtiment, en fonderie ainsi-que dans d'autres branches industrielles, là o il faut utiliser des matériaux pulvérulents à séparer en deux ou plusieurs produits d'après la grosseur de leurs particules, qui de préférence, se situe dans la plage de 0,05 à 1 mm. Le problème de la création de dispositifs assurant le classement hautement efficace est important à l'heure actuelle, car la création de nouveaux procédés technologiques et le perfectionnement de ceux déjà connus, par exemple dans la métallurgie des poudres, dans la production de matériaux de moulage etc..., imposent des exigences de plus en plus sévères auxquelles doit satisfaire la composition granulométrique des matériaux de départ, des semi-produits et des produits. La classification pneumatique est l'un des procédés de séparation les plus avancés. Dans la pratique, un classificateur par gravité à étages a manifesté ses bonnes qualités à la mise en oeuvre du procédé de classification pneumatique des matériaux pulvérulents. Ce classificateur se présente sous la forme d'un corps tridimensionnel, partagé par des cloisons verticales en une rangée de cheminées, installées au-dessus d'un fond perforé. La séparation d'un matériau dans les cheminées s'effectue soit à l'aide d'éléments de séparation, montés sur les parois internes des cheminées (SU, A, 787113), soit grâce au fait que les parois des cheminées sont en zigzag (GB, B, 262038). Ce mode de réalisation des classificateurs-permet d'obtenir les caractéristiques suivantes:un efficacité caractérisée par l'indice d'EderMayer x = d 5. 100 Jusqu'à 70 à 75% (dans le cas d25 présent, d75, d25 désignent les dimensions des particules extraites en produit fin à 75% et à 25% respectivement pour une concentration du matériau de départ, par mètre cube débité pour la classification, u = 2,0 à 2,5 kg/m3 et un débit atteignant 60 à 100 t/h. La consommation d'énergie ne dépasse pas 2,5 kW par tonne de matériau de départ. Dans les types décrits de classificateurs, le procédé de classification des matériaux pulvérulents consiste à créer un lit fluidisé en utilisant, à cet effet, un courant ascendant de gaz traversant un fond perforé. A la suite de la fluidisation, le matériau se déplace dans la direction de l'inclinaison du fond perforé. Il est alors trié en fractions fines et grossières sous l'action des forces de la pesanteur et de la résistance aérodynamique. Des classes fines de - particules sont entraînées par le courant d'air ascendant dans les cheminées de classement o elles sont soumises à un classement supplémentaire et sont débarrassées des grosses particules qui y pénètrent occasionnellement. Ainsi, dans les constructions ci-dessus mentionnées, le classement est effectué à plusieurs reprises, aussi bien d'un produit fin que d'un produit grossier, ce qui permet d'obtenir une bonne efficacité. Toutefois, il convient de noter que l'efficacité de ces types de classificateurs s'avère insuffisante dans le cas o les exigences auxquelles doit satisfaire la composition granulométrique des matériaux pulvérulents deviennent plus sévères, par exemple dans le cas de la fabrication de matériaux de moulage, de poudres à meuler et de poudres à polir et analogues. Cet inconvénient est dG à ce que la répartition du matériau suivant la longueur du fond perforé n'est pas régulière-: une quantité sensiblement grande du matériau s'accumule près du dispositif de chargement, surtout dans le cas o il faut résoudre des problèmes relatifs au classement à S une concentration élevée du matériau de départ débité par mètre cute, c'est-à-dire qu'avec l'augmentation de la concentration du matériau de départ débité par mètre cube, le rendement en produits classés du classificateur croît en proportion directe, et en même temps, plus le rendement en produit est élevé, plus l'efficacité du classement est faible. Ces inconvénients sont dus au fonctionnement oeu efficace de l'ensemble d'alimentation constitué des chem.inées de classement et d'un fond perforé. La durée du classement d'un matériau de départ, sur le fond perforé.er. fractions fines et fractions grossières dépend de la hauteur du lit fluidisé du matériau sur ce fond. Plus la hauteur de ce lit est grande. plus le classement en fractions grossières et fines est mauvais, plus le temps nécessaire au soufflage des petites fractions, de ce lit, est important. Du fait que la directior des jets de gaz entre les particules du matériau dans un lit fluidisé est occasionnelle et change en permanence, des petites particules sont retenues, de manière évidente, par de grosses particules dans un lit fluidisé de grande hauteur, autrement dit, plus la couche du matériau sur le fond perforé est épaisse, plus la probabilité d'un échappement de petites particules hors de la couche est petite. On connait un classificateur par gravité (SU, A, 1015935) qui comporte un corps creux ayant un fond incliné percé de trous pour la circulation d'un courant de gaz. Le fond est incliné dans la direction du dispositif de chargement, destiné à amener un matériau de départ, et sur le corps du classificateur est fixé un dispositif d'évacuation du produit en grosses particules. Le corps est muni de cloisons verticales qui forment des cheminées de classement. Des éléments de séparation sont fixés à l'intérieur des cheminées, sur les parois latérales et sur les cloisons, les uns audessus des autres. Le dispositif de chargement, destiné à introduire le matériau de départ dans le classificateur, est disposé au-dessus du bord haut du fond du corps. Le dispositif d'évacuation du produit en grosses particules est prévu dans le corps et est disposé près du bord bas du fond. Des tubulures d'évacuation du courant de gaz et du produit en petites particules sont fixées à la partie supérieure du corps. Le classificateur fonctionne de la manière suivante. Le matériau de départ est acheminé par le dispositif de chargement sur le fond perforé, à travers lequel de l'air est soufflé dans les cheminées de classement. Un lit fluidisé du matériau de départ se forme alors sur le fond perforé et se déplace sur celui-ci, vers le dispositif de déchargement. Pendant la fluidisation, les fractions fines sont entraînées progressivement dans les cheminées de classement o elles sont soumises à plusieurs reprises à i'action des éléments de séparation et sont débarrassées des grosses particules. En se déplaçant sur le fond perforé, les grosses particules du matériau de départ parviennent à sa partie basse et arrivent dans le dispositif de déchargement. Or, le classificateur de cette conception connue est caractérisé par une mauvaise efficacité du classement lors de l'accroissement du débit, puisque tout le volume du matériau de départ est réparti sur un seul fond perforé et lorsque ce débit du classificateur augmente, la hauteur du lit fluidisé augmente également. Dans cette conception du classificateur, le temps pendant lequel des petites fractions sont entraînées hors du lit fluidisé est assez grand et c'est pourquoi l'on ne peut évacuer toutes les fractions fines pendant le passage du matériau par le fond perforé et par conséquent, une portion de celles-ci pollue le produit grossier. Lors de l'accroissement du débit du classificateur, la hauteur du lit fluidisé sur le fond perforé croit et, par conséquent, la quantité des petites fractions entraînées hors du lit fluidisé diminue, c'est-à-dire que la pollution, par les fractions fines, du produit grossier, augmente. On s'est donc proposé de mettre au point un classificateur par gravité des matériaux pulvérulents, dont la conception permettrait d'assurer la régulation de- la hauteur du lit fluidisé du matériau pulvérulent et l'augmentation du temps de séjour du matériau dans le classificateur et d'augmenter ainsi l'efficacité du classement du produit de départ. Le problème ainsi posé est résolu par le fait que le classificateur par gravité pour matériaux pulvérulents, comportant un corps creux, dont le fond incliné est percé de trous pour le passage d'un courant de gaz, des éléments de séparation, fixés à l'intérieur du corps et installés les uns au-dessus des autres, un dispositif de chargement servant à amener un matériau de départ dans le classificateur, situé au-dessus du bord haut du fond du corps, un dispositif d'évacuation du produit grossier, fixé à la partie inférieure du corps, au moins une tubulure, destinée à l'évacuation du courant de gaz chargé de particules de produit fin, montée à la partie supérieure du corps et qui lui est reliée, est caractérisé, selon l'invention en ce qu'au moins une grille est montée au- dessus du fond perforé, en travers de la direction du mouvement de courant ascendant, qui recouvre la section transversale de passage du corps et est fixée à ce dernier. Ce mode de réalisation du classificateur permet, grâce au montage de grilles au-dessus du fond perforé, de répartir le matériau de départ suivant les grilles et le fond,-en formant un lit fluidisé du matériau sur chaque grille et sur le fond. A l'amenée du matériau de départ sur le fond perforé, ou sur n'importe quelle grille, se produit un échan.ge mutuel des masses et la formation -des lits fluidisés sur toutes les grilles et sur le fond, ce qui se traduit par une augmentation notable du temps de séjour du matériau dans le classificateur. La pratique a fait apparattre que le rendement en fractions fines du matériau croissait avec l'augmentation de son temps de séjour dans le séparateur. En outre, l'efficacité du classement ne dépend que très faiblement de l'augmentation du débit dans un séparateur pourvu de grilles montées audessus du fond perforé, ce qui est dû à une répartition régulière du matériau de départ suivant toutes les grilles, permettant de former des lits fluidisés minces sur toutes les grilles. I1 est avantageux que la section de passage de chaque grille suivante du séparateur, dans la direction du déplacement du courant ascendant de gaz, soit supérieure ou égale à la section de passage de la grille précédente. Grâce à ce mode de réalisation des sections de passage des grilles, l'accumulation des plus petites fractions sur les grilles supérieures est assurée, du fait que la vitesse de passage-de courant du gaz à travers les grilles supérieures est inférieure à celle du passage du courant à travers les grilles inférieures et, - par conséquent, la limite de séparation se trouve déplacée dans la direction des petites fractions. Dans la présente description, le terme "limite de séparation" indique le diamètre moyen des particules extraites du matériau de départ dans le séparateur et présentes en quantité égales dans les produits fin et grossier résultant du classement. Dans des classificateurs par gravité, la "limite de séparation" est réglée habituellement au moyen de la variation de la vitesse du courant d'air. En outre, l'augmentation du rendement en produit classé à la sortie du classificateur à une valeur déterminée de l'efficacité du classement est obtenue par l'augmentation de la concentration du matériau débité par unité de volume grâce à la conception ci-dessus mentionnée du classificateur qui assure une répartition régulière de la concentration entre les cheminées de classement, ainsi que sur la surface des grilles et sur le fond perforé. Pour des concentrations de 2 à 6 kg/m, la valeur de l'efficacité du classement reste pratiquement constante et est d'environ 80 à 85% d'après l'indice d'Eder-Mayer. - Le classificateur selon la présente invention, utilisé par exemple pour la classification de sables de moulage, a permis d'obtenir l'es résultats suivants: efficacité du classement estimée d'après l'indice d'Eder-Mayer x = 85% pour une concentration du matériau i = 2 kg/m3 et un débit de 30 t/h, et x = 80% pour = 6 kg/m$-et le même débit. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'ihvention et dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un classificateur par gravité selon l'invention, destiné au classement d'un matériau pulvérulent d'après la grosseur de ses particules, en coupe -verticale réalisée dans la direction du déplacement du matériau, avec un arrachement partiel; et - la figure 2 montre le même classificateur selon l'invention, en isométrie, avec un arrachement partiel de la partie inférieure, suivant le fond perforé et les grilles. Le classificateur par gravité, selon la présente invention est destiné, par exemple, au classement des sables de moulage en grosseur de particules, comprend un corps creux i (figure 1), partagé par des cloisons verticales 2 en une rangée de cheminées de classement 3, dans lesquelles des éléments de séparation sont montés les uns au-dessus des autres. Les éléments de séparation ont la forme de plaques inclinées 4 qui sont fixées sur les cloisons verticales 2 et sur -les parois latérales du corps. A sa partie inférieure, le corps 1 est fermé par un fond perforé incliné 5 à travers les trous 6. duquel un courant de gaz parvient dans le classificateur. Un dispositif de chargement ayant la forme d'une-auge inclinée 9 est fixé à la paroi 7 du corps, au bord haut 8 du fond incliné 5. Un dispositif de déchargement,.constitué d'une tubulure creuse 11, est fixé au bord bas 10 du fond perforé 5. Des tubulures 12, destinées-à évacuer le courant de gaz, sont fixées à la partie supérieure du corps i du classificateur par gravité. Le nombre de tubulures 12 peut être égal au nombre de cheminées de classement 3 mais il est également possible d'évacuer les fractions fines et le courant de gaz à travers une seule tubulure 12. En outre; il est possible de réunir les cheminées de classement 3 deux par deux, à l'aide des tubulures 12. Des grilles 13 (figure 2) sont montées et fixées dans le corps 1 audessus du fond perforé 5, en travers de la direction du déplacement du courant ascendant. La section de passage de chaque grille 13 suivante, dans la direction du mouvement du courant ascendant de gaz, est supérieure ou égale à la section de passage de la grille 13 précédente. Ce mode de réalisation assure une répartition régulière de la vitesse du courant d'air suivant la hauteur. Le déplacement du courant de gaz à travers le fond perforé 5 et par les cheminées de classement 3 est assuré par un ventilateur (non représenté). Le mélange gaz-poussière est séparé dans des dispositifs spéciaux et appropriés, par exemple, dans des cyclcnes (non représentés). L'amenée du matériau de départ et l'évacuation du'produit classé s'effeztuent, par exemple, à l'aide de transporteurs (ncn représentés). Le classificateur fonctionne de la manière suivante. Le matériau de départ est introduit, par l'auge inclinée 9, sur le bord haut du fond perforé 5 du corps 1. Le courant de gaz est créé par un ventilateur. Sous l'effet de la dépression, créée dans le corps par le ventilateur, le sable est acheminé dans les cavités des cheminées 3 par le courant d'air ascendant à travers les trous 6 du fond 5. Il se produit la formation d'un lit fluidisé ainsi qu'une répartition du matériau entre les grilles 13. Sous l'action des forces de la résistance et de la gravité, le sable se trouve classé en fractions grossières et fines. Les fractions fines sont évacuées par le courant d'air ascendant vers les cheminées de classement 3, o elles sont soumises à plusieurs reprises à l'action des plaques inclinées 4 et sont débarrasées des grosses particules occasionnellement entraînées par le courant d'air. Ensuite, les fractions fines sont évacuées par le courant d'air, vers les cyclones puis sont séparées de l'air et évacuées par un transporteur. Grâce au fait que le matériau de départ est réparti en -lits fluidisés sur toutes les grilles 13, il se produit une évacuation intense des fractions fines et un échange intense des masses entre les lits fluidisés sur les grilles 13. En conséquence, le temps de séjour du matériau dans le classificateur augmente, ainsi que l'efficacité du classement. Pendant la fluidisation, le matériau se déplace dans la direction de l'inclinaison du fond perforé 5. En se déplaçant suivant le fond perforé dans le lit fluidisé, de grosses particules se trouvent débarrassées des petites particules et sortent du classificateur, puis sont évacuées par un transporteur. Grâce au fait que les fractions fines sont évacuées d'une manière plus intense, des lits fluidisés répartis sur les grilles, on obtient, avec le classificateur par gravité selon l'invention, une plus haute efficacité du classement qu'avec un classificateur connu constituant l'antériorité la plus proche. REVENDICATIONS 1. Classificateur par gravité pour matériaux pulvérulents, du type comportant un corps creux ayant un fond incliné perforé avec des trous pour le passage d'un courant de gaz, des éléments de séparation, fixés à l'intérieur du corps et installés les uns au-dessus des autres, un dispositif de chargement servant à introduire un matériau de départ dans le classificateur, situé au-dessus du bord haut du fond du corps, un dispositif d'évacuation du produit constitué de particules grossières, fixé à la partie inférieure du corps, au moins une tubulure, destinée à l'évacuation du courant de gaz chargé du produit fin, montée à la partie supérieure du corps et qui lui est reliée, caractérisé en ce qu'au moins une grille (13) est montée au-dessus du fond perforé (5), en travers de la direction du mouvement du courant ascendant, qui recouvre la section transversale de passage du corps (1) et est fixée à ce dernier. 2. Classificateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de passage de chaque grille (13) suivante, sur le trajet du courant ascendant de gaz, est supérieure ou égale à la section de passage de la grille (13) précédente.