Brevet FR2636138A1 — publié le 19900309

PROCEDE DE MESURE EN CONTINU DE LA PERMEABILITE D'UN MéLANGE SUR CHAINE D'AGGLOMERATION ET DISPOSITIF PERMETTANT SA MISE EN OEUVRE La présente invention concerne la mesure en continu de la perméabilité à froid'l d'un mélange nodulisé, par exemple à base de minerai de fer, déposé sur une chaîne d'agglomération. La productivité des chaines d'agglomération dépend, pour une grande part, de la perméabilité à froid du mélange, une fois que celui-ci a été déposé sur la grille d'agglomération. Cette perméabilité à froid est régie par la nature du mélange à agglomérer et par la qualité de sa nodulisation, ainsi que par son mode de chargement sur la grille. Pour agir sur cette perméabilité, l'exploitant dispose de divers paramètres, comme, par exemple, l'humidité du mélange, son temps de nodulisation, son mode de chargement et, en particulier, la hauteur du talus de matière à l'alimentation de la chaine, la vitesse du rouleau d'alimentation, etc. Dans ces conditions, pour maîtriser convenablement le fonctionnement d'une chaîne d'agglomération, il est utile de connaitre en continu la perméabilité à froid du mélange. Cependant, la plupart des procédés de mesure de la perméabilité du mélange actuellement utilisés ne donnent que des indications peu significatives. Ils consistent schématiquement : - soit en une mesure de la perméabilité à froid avant le dépôt du mélange sur la grille d'agglomération. Cette mesure est effectuée dans la trémie d'alimentation du rouleau répartiteur, ou dans une trémie spéciale installée sur un circuit dérivé du mélange à agglomérer. Le principe de cette mesure consiste à insuffler de l'air sous une pression constante donnée à travers un tube plongé dans le mélange remplissant la trémie. La perméabilité du mélange est reliée au débit d'air traversant le tube. Cependant, une telle mesure ne prend pas en compte le mode de chargement ultérieur du mélange sur la chaine. Or, le tassement que provoque ce chargement peut sensiblement modifier la perméabilité du mélange et rendre ainsi la valeur précédemment mesurée sans signification ; - soit en l'installation d'un anémomètre au-dessus de la couche de mélange en cours d'agglomération. La perméabilité du mélange est alors reliée à l'indication donnée par l'anémo- mètre, en fonction de la valeur de la dépression en dessous de la grille entretenue par l'aspiration d'air comburant au travers du mélange. Cette méthode ne fournit une valeur de la perméabilité que postérieurement à l'allumage du mélange.Or, l'allumage provoque d'importantes modifications de l'état physique du mélange, et le résultat de la mesure n'est donc pas représentatif de la perméabilité à froid du mélange. Le but de la présente invention est de proposer une méthode permettant de mesurer en continu la perméabilité à froid d'un mélange nodulise, tel qu'il se présente sur la grille, juste avant son agglomération. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de mesure en continu de la perméabilité à froid d'un mélange nodulisé déposé sur une chaine d'agglomération, caractérisé en ce qu'un tube est placé horizontalement ou sensiblement horizontalement à l'intérieur du mélange, en ce que de l'air est insufflé sous un débit-connu dans le mélange au moyen dudit tube dans la direction et le sens de défilement de la chaine d'agglomération, en ce que la perte de charge bP de l'air dans le tube est mesurée pour différents débits d'air Q, et en ce que la perméabilité du mélange est déduite des résultats des mesures de perte de charge comme étant égale à la pente de la droite dP = f (Q). Une variante de ce procédé est caractérisée en ce qu'un deuxième tube, sensiblement écarté du premier, est enfoncé d'une manière identique dans le mélange, en ce que l'air est alternativement insufflé dans l'un et l'autre tube, en oe que, pour des débits d'air donnés, on calcule la "dépression algébrique moyenne" D entre les deux tubes, et en ce que l'on prend comme étant égale à la perméabilite du mélange la pente de la droite D = g (2). L'invention a également pour objet des dispositifs permettant la mise en oeuvre de ce procédé et de sa variante décrits ci-dessus. Ces dispositifs comportent notamment des moyens de mesure des différentes grandeurs intervenant dans la détermination de la perméabilité. Ces dispositifs peuvent également comporter des obstacles permettant de faire s'effondrer, au fur et à mesure de l'avancement de la grille, la ou les cavités formées à l'intérieur du mélange devant l'extrémité du ou des tubes au cours du défilement du mélange. Comme on l'aura compris, l'invention donne accès à la perméabilité du mélange par l'évaluation de la résistance que ce mélange oppose à un jet d'air insufflé en son sein. D'autre part1 il est possible, en utilisant le dispositif proposé, d'éliminer l'influence éventuelle sur le résultat de la mesure des boites à vent qui aspirent les gaz dégagés au cours de 1' agglo- mération du mélange. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée en référence aux planches de dessins annexées, sur lesquelles - la figure 1 montre schématiquement la zone de chargement d'une chaîne d'agglomération équipée d'un dispositif à un tube selon l'invention ; - la figure 2 montre un exemple de relation entre le débit d'air insufflé dans le tube et la perte de charge à l'intérieur du tube, selon que l'extrémité du tube est à l'air libre ou plongée dans le mélange ;; - la figure 3 schématise le circuit de mesure de la per méabilité dans le cas où le dispositif comporte deux tubes utilisés en alternance comme tube d'insufflation t - la figure 4 montre un exemple de relation entre la dépression existant entre les tubes et le débit d'air insufflé dans le mélange au moyen de l'un ou l'autre tube ; - la figure 5 montre un exemple de relation entre l'humidité du mélange et la perte de charge à l'intérieur du tube d'insufflation. Sur la figure 1, un mélange nodulisé 1, déposé sur la grille 2 d'une chaîne d'agglomération, défile dans le sens indiqué par la flèche. Ce mélange s'écoule continûment à partir d'une trémie d'alimentation non représentée, et se dépose sur la grille 2 en amont d'un couteau égalisateur 3, dont le rôle est de réguler la hauteur de la couche de mélange. Un tube de soufflage 4, de diamètre par exemple 1", est introduit horizontalement à l'arrière de la couche, et parallèlement à la direction de défilement de la grille 2. Ce tube est relié à des moyens d'insufflation d'air non représentés, qui comportent notamment des moyens de régulation--et de mesure du débit d'air Q, dont les valeurs sont généralement comprises dans la gamme 0 - 100 Nm3/h. L'extrémité du tube par laquelle s'échappe l'air est enfoncée dans le mélange et est située environ à l'aplomb du couteau égalisateur. Le tube 4 est équipé d'un capteur de pression 5 qui mesure en continu la différence LP entre la pression à l'entrée du tube et la pression atmosphérique. hP constitue la perte de charge provoquée par le passage de l'air à travers la couche de mélange. Alors que la variation de la perte de charge en fonction du débit à vide à travers le tube est de forme parabolique, cette variation devient linéaire lorsque le tube est plongé dans le mélange à agglomérer, pour autant que l'on reste en deca d'un débit maximum. Ceci est l'illustration que - d'une part, la perte de charge à vide provient du point singulier oonstitué par le brusque évasement du jet de gaz à l'extrémité du tube, qui provoque des mouvements convectif ; - d'autre part, le mélange fait office de diffuseur lorsque le tube y est plongé, l'écoulement du gaz devenant laminaire pour des débits pas trop élevés. Toutefois, la valeur hP mesurée ne peut être correctement interprétée que si l'air rencontre le mélange immédiatement à Sa sortie du tube. or, il est à craindre que le tube ne laissé une trace à l'intérieur du mélange sous forme d'une cavité qui subsisterait dans le prolongement du tube. Dans oe cas, la valeur llp P mesurée serait principalement liée à la longueur dela cavité, et non à la perméabilité du mélange. Pour écarter oe risque, le dispositif selon l'invention peut être-avantageusement muni d'obstacles qui dévient les "lignes de coursant" du mélange en direction de la sortie du tube, de façon à provoquer l'effondrement de la cavité immédiatement devant le tube. L'installation représentée sur la figure 1 est munie d'obstacles de ce type. Ils sont constitués par deux barres verticales 6 et 6' solidaires du couteau égalisateur. Elles sont disposées de part et d'autre et à faible distance de la direction du tube d'insufflation 4. Leurs extrémités inférieures sont situées en aval de l'extrémité du tube 4 et en-dessous de l'axe dudit tube. Notons que, dans la configuration représentée ici, l'extrémité du tube 4 se trouve quelques cm en arrière du plan du couteau égalisateur 7.L'interposition de ces barres dans le flux de mélange a pour effet de faire converger des portions de mélange vers la sortie du tube 4, et ces portions viennent immédiatement combler la cavité laissée par le tube à l'intérieur du mélange. La figure 2 présente - deux exemples de courbes donnant la perte de chargedP en fonction du débit d'air Q, dans le cas d'une insufflation d'air effectuée à vide (courbe A) et dans le cas d'une insufflation d'air effectuée à l'intérieur d'un mélange à agglomérer (courbe B). On note que A est une parabole et que B est une droite, les deux courbes passant par le point de coordonnées (0,01. La valeur de la pente de la droite B est prise comme caractérisant la perméabilité du mélange. Comme la droite B passe de toute façon par le point (O, O), il suffit pratiquement d'effectuer une mesure de la perte de charge (dont le résultat est noté Hop1) correspondant à une seule valeur de Q (notée Q,) pour tracer la droite B et déterminer la perméabilité du mélange, qui est égale à Cependant, sur certaines installations, les boîtes à vent, qui aspirent les gaz dégagés lors de l'agglomération du mélange, sont situées à une distance suffisamment proche du point de chargement de la grille pour que cette aspiration perturbe la mesure de perte de charge telle que décrite précédemment. C'est ainsi que, pour un débit d'air nul dans le tube, il est possible de mesurer une pression dP non nulle à l'entrée du tube.D'autre part, cet effet peut être variable selon la position latérale du tube en raison, par exemple, d'un manque de symétrie de l'aspi ration. Une mesure de perméabilité effectuée dans ces conditions au moyen du dispositif précédent n'est donc pas significative. Le procédé et le dispositif précédemment décrits peuvent être adaptés afin d'éliminer l'influence de l'aspiration sur le résultat de la mesure. Cette adaptation consiste à adjoindre au circuit d'insufflation, un deuxième tube identique et paral lèle au premier, enfoncé de la même longueur dans le mélange, et écarté du premier tube d'environ 1 m, par exemple. La figure 3 montre le dispositif ainsi modifié. L'air y pénètre par une conduite 7. Son débit est réglé au moyen d'un manomètre-détendeur 8 et mesuré au moyen d'un rotamètre 9. L'air traverse ensuite une vannelO qui permet d'envoyer sa totalité soit dans le tube 4, soit dans ie tube 4', ces deux tubes plongeant dans le mélange nodulisé 1 en cours de défilement dans le sens indiqué par la flèche. L'installation est pourvue de moyens de mesure Il de la dépression algébrique entre les deux tubes 4 et 4'. Dans le cas de l'utilisation du dispositif ainsi modifié, -la mesure de perméabilité est effectuée de la façon suivante. Dans un premier temps, l'air est insufflé, sous un débit connu Q, dans le tube 4 qui joue le rôle de "tube de mesure". La perte de charge induite par le soufflage de l'air dans le "tube de mesure" est déterminée par la mesure de la dépression D exis tant entre le "tube de mesure et le tube 4' dit "tube témoin". Dans oe "tube témoin", l'air ne circule pas, et oe tube n'est soumis qu'à l'éventuelle influence de la chaine d'aspiration des gaz dégagés lors de l'agglomération. Cette mesure est ensuite répétée après que l'on ait inversé les rôles respectifs des deux tubes au moyen de la vanne 10, le tube 4 devenant le "tube témoin" et le tube 4' devenant le "tube de mesure". La figure 4 présente un exemple de détermination de la perméabilité d'un mélange par utilisation de la méthode qui vient d'être décrite. La droite X donne la dépression algébrique D entre les tubes 4 et 4', mesurée pour différents débits d'air en utilisant le tube 4 comme "tube de mesure" et le tube 4' comme "tube témoin". La droite Y, identique à la droite X dans son principe, a été tracée après inversion des rôles respectifs des tubes 4 et 4'. Dans cet exemple, aucune des deux droites X et Y ne passe par le point (0,0) à à débit d'air insufflé nul, la pression à la sortie des deux tubes n'est donc pas la meme. Cela montre que l'influence de la chaîne d'aspiration sur la pression à la sortie des tubes n'est pas homogène sur toute la largeur de la grille d'agglomération. La droite Z donne la dépression algébrique moyenne D entre les tubes 4 et 4' et est représentative de la moyenne, pour une valeur de Q donnée, des valeurs de D mesurées, ayant servi à donstruire les droites X et-Y . Cette droite peut être désignée par les termes "droite moyenne". Elle passe par le point (0,0). La perméabilité du mélange est prise comme étant égale à la pente de la "droite moyenne". Pour tracer la "droite moyenne" et calculer sa pente, il suffit pratiquement d'effectuer deux mesures de D en insufflant de l'air sous un débit donné QO, d'abord dans le tube 4, puis dans le tube 4'.Les résultats de ces mesures sont appelés D, et Dn respectivement. La droite Z est alors définie par le point (0,0) et par le point et la perméabilité du mélange, donnée par la pente de Z, est alors égale à Une utilisation possible du procédé et des dispositifs qui viennent d'être décrits consiste à déterminer quelle est l'humidité du mélange qui procure la meilleure perméabilité à froid, sachant qu'une bonne perméabilité se traduit par une faible perte de charge de l'air insufflé dans le mélange. par le tube de mesure. Dans ce but, on peut faire varier au cours du temps, de façon contrôlée, la teneur en eau du mélange. Et pour chaque teneur en eau connue, on mesure au moyen de l'un ou l'autre des dispositifs décrits précédemment, la perte de charge hP dans le tube unique ou la dépression algébrique me- yenne D entre les deux tubes. Toutes oes mesures sont effectuées pour un débit d'air insufflé constant. La figure 5 montre un exemple de courbe donnant AP en fonction de la teneur en eau du mélange. Typiquement, lorsque l'humidité du mélange augmente, AP diminue d'abord, passe par un minimum, puis augmente. L'humidité pour laquelle AP est minimale est donc celle qui procure au mélange la perméabilité à froid la plus favorable. Avantageusement, les résultats des différentes mesures sont transmis en continu à un ordinateur, auquel on peut commander d'effectuer des calculs de la perméabilité du mélange à intervalles réguliers (par exemple toutes les minutes). Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative des possibilités d'utilisation du procédé et du dispositif. En particulier, le dispositif de mesure peut être adapté à la mesure de la perméabilité en différents points de la couche. Ceci permet de juger, par exemple, de la dissymétrie de chargement ou de la ségrégation verticale du mélange. A cet effet, en aval du point de mesure de la perte de charge hP, le circuit d'insufflation comporte plusieurs tubes débouchant à l'intérieur du mélange, aux endroits où il est intéressant de mesurer la perméabilité. L'air peut être orienté au choix de l'opérateur vers l'un ou l'autre de ces tubes (mais pas dans deux ou plus, simultanément). Il est, bien sûr, équivalent de prévoir pour chaque tube des moyens de mesure de AP indépendants, au lieu de moyens de mesure communs à l'ensemble du circuit, voire également des alimentations en air indépendantes. Enfin, les obstacles permettant de combler la ou lescavités laisséesà l'intérieur du mélange par le ou les tubes, peuvent adopter des configurations différentes de celle décrite. En particulier, ils peuvent être solidaires du tube lui-meme et non du couteau égalisateur. Le procédé et le dispositif selon l'invention sont particulièrement adaptés à la mesure de la perméabilité à froid de mélanges nodulisés à base de minerai de fer préalablement à leur agglomération. Hais bien entendu, ils peuvent être appliqués à la mesure de la perméabilité de couches de matériaux de composition différente, mais se présentant sous une forme similaire. REVENDICATIONS 1) Procédé de mesure en continu de la perméabilitéà froid" d'un mélange nodulisé déposé sur une chaine d'agglomération, caractérisé en ce qu'un tube (4) est placé horizontalement ou sensiblement horizontalement à l'intérieur du mélange (1), en ce que de l'air est insufflé sous un débit connu dans le mélange au moyen dudit tube dans la direction et le sens de défilement de la chaîne d'agglomération, en ce que la perte de charge AP de l'air dans le tube est mesurée pour différents débits d'air Q, et en ce que la perméabilité -du mélange est déduite des résultats des mesures de perte de charge comme étant égale à la pente de la droite ssP = f (Q). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un deuxième tube (4'),sensiblement écarté du premier tube (4), est enfoncé de manière identique dans le mélange (1), en ce que l'air est alternativement insufflé dans l'un et l'autre tube, en ce que, pour des débits d'air donnés Q, on calcule la "dépression algébrique moyenne" D entre les deux tubes, et en ce que l'on prend comme étant égale à la perméabilité du mélangekla pente de la droite D = g (Q). - -3) Dispositif de mesure en continu de la merméabilité "a froid" d'un mélange nodulisé déposé sur une chaîne d'agglomération, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte : - un tube (4 > destiné à être placé horizontalement à l'intérieur du mélange ; - des moyens pour insuffler de l'air dans le mélange par ledit tube (4) dans la direction et le sens de défilement de la chaîne d'agglomération , - des moyens de mesure du débit d'air insufflé et des moyens de mercure de la perte de charge de l'air dans le tube. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, il comporte : - un deuxième tube (4') destiné à être enfoncé dans le mélange de manière identique au premier tube (4) en etant sensiblement écarté dudit premier tube - des moyens pour insuffler de l'air dans le mélange au moyen, alternativement, de l'un ou l'autre des tubes (4) et (4') - des moyens de mesure (9) du débit d'air insufflé et des moyens de mesure (11) de la dépression algébrique entre les tubes. 5) Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte un ou des obstacles permettant de faire s'effondrer, au fur et à mesure de l'avancement de la grille, la ou les cavités formées à l'intérieur du mélange (1), devant l'extrémité du ou des tubes (4) et (4') au cours du défilement. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou les obstacles sont solidaires du ou des tubes. 7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou les obstacles sont indépendants du ou des tubes. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits obstacles sont constitués par un ou des couples de barres (6,6') plongeant dans le mélange au moins jusqu'au niveau de l'axe du ou des tubes, les barres de chaque couple étant situées de part et d'autre de l'axe et en aval de l'extré- mité du tube correspondant.