Brevet FR2657080A1 — publié le 19910719

i DISPOSITIF POUR DESHYDRATER LE SABLE DE LAITIER 1 La présente invention concerne un dispositif pour déshydrater le sable de laitier et, en particulier, le sable de laitier de haut-fourneau se trouvant dans un récipient de collecte. Dans l'état actuel de la technique, le laitier s 'écoulant d'un four vertical, par exemple d'un haut- fourneau, est refroidi par des jets d'eau sortant de tuyères de façon à transformer le laitier liquide en sable de laitier plus ou moins fin Pour pouvoir utiliser efficacement ce sable de laitier, le mélange de sable de laitier et d'eau résultant de la pulvérisation précitée et formant la pâte de laitier doit être déshydratée le plus possible. Cette déshydratation a lieu, dans l'état actuel de la technique, essentiellement en réalisant des sections de parois d'un récipient de collecte pour le sable de laitier mouillé sous forme de surfaces filtrantes perméables à l'eau A cet effet, les parois latérales verticales, par exemple d'un récipient de collecte cylindrique, peuvent être constituées totalement ou partiellement de surfaces filtrantes, ou bien encore uniquement la zone de sortie conique d'un récipient de ce genre. Dans le premier cas, les surfaces filtrantes peuvent être relativement importantes mais la partie 1 du sable de laitier se trouvant dans la zone de sortie inférieure, par exemple de forme conique, reste non déshydratée tandis que, dans le deuxième cas, il se produit bien une déshydratation de cette partie mais les surfaces filtrantes restent relativement limitées Dans les deux cas, mais plus particulièrement toutefois dans le second, les surfaces filtrantes sont soumises à d'importantes sollicitations de pression mécanique par le contenu du récipient, si bien que ces sections de parois filtrantes doivent être réalisées de façon à être suffisamment résistantes et sont donc fort coûteuses. Un inconvénient particulièrement grave, propre aux deux modes de réalisation (ainsi qu'à une combinaison des deux méthodes), consiste en ce que les surfaces filtrantes prècit 6 es sont obstruées par la boue de laitier après une utilisation relativement brève et deviennent donc inefficaces Pour dégager les surfaces filtrantes, l'état actuel de la technique a recours à la projection d'eau de l'extérieur vers l'intérieur du récipient, par exemple au moyen de tuyères, au travers des surfaces filtrantes. Pour éviter cet inconvénient propre à l'état actuel de la technique, la présente invention a donc pour objet de proposer un dispositif pour déshydrater le sable de laitier du type précité qui permet, sans aucune surface filtrante, de réaliser un effet de déshydratation maximal et constant. Ce résultat est atteint grâce à un dispositif du type précité, caractérisé en ce que l'orifice de sortie inférieur du récipient de collecte débouche dans une trémie de sortie montée après celui-ci et dont le diamètre dans la zone de l'orifice de sortie inférieur précité est supérieur au diamètre de cet orifice de sortie du récipient de collecte et dont le bord supérieur est situé au-dessus du bord de sortie inférieur du récipient de 1 collecte, de façon à former, entre l'orifice de sortie précité et le bord supérieur précité, un passage annulaire libre pour l'eau de déshydratation s'écoulant par-dessus le bord supérieur précité. Des exemples de réalisation de l'invention sont représentés par les figures et seront décrits plus en détail ci-après. Ces figures représentent respectivement: La figure 1, une coupe longitudinale schématique dans un premier exemple de réalisation de l'invention, avec une trémie de sortie essentiellement conique; La figure 2, une coupe longitudinale schématique dans un deuxième exemple de réalisation de l'invention analogue à celui de la figure 1, mais avec une trémie de sortie double disposée en tandem; La figure 3, une coupe longitudinale schématique dans un troisième exemple de réalisation analogue à celui de la figure 1 mais comportant en outre un clapet de fermeture basculant pour la sortie du récipient; La figure 4, une coupe longitudinale schématique dans un quatrième exemple de réalisation de l'invention, avec une disposition cylindro-conique de la trémie de sortie; La figure 5, une coupe longitudinale schématique dans un cinquième exemple de réalisation de l'invention analogue à celui de la figure 4 mais avec un élargissement conique de la sortie du récipient de collecte; La figure 6, une coupe longitudinale schématique dans un sixième exemple de réalisation de l'invention, constitué essentiellement d'une combinaison des exemples de réalisation représentés par les figures 1 et 5; La figure 7, une coupe longitudinale schématique dans un sixième exemple de réalisation de l'invention, avec une trémie de sortie réglable en hauteur. La figure 1 représente la partie inférieure d'un 1 récipient de collecte 8, par exemple cylindrique, pour le sable de laitier à déshydrater, avec une sortie inférieure , de préférence conique (Le sable de laitier remplissant le récipient 8 n'est pas représenté à la figure) L'orifice de sortie 12 de la sortie 10 est entouré par une trémie de sortie d'aval 14 ayant également une forme essentiellement conique Le diamètre de la sortie 10, dans sa partie inférieure, et de la trémie de la sortie 14 sont choisis de façon à créer entre les deux pièces un jeu annulaire conique 16, tandis que le bord supérieur 18 de la trémie de sortie 14 est situé plus haut que le bord inférieur de l'orifice de sortie 12. Le principe de fonctionnement du dispositif de la présente invention est basé sur le principe des vases communicants Sur base de ce principe, l'eau contenue dans le sable de laitier monte dans le canal annulaire 16 et s'écoule, pendant une première phase de déshydratation, par-dessus le bord supérieur 18 de la trémie de sortie 14 Par suite de sa densité et du frottement interne, la fraction de sable de laitier de la pâte de laitier ne participe pas à cette montée de l'eau dans l'espace annulaire 16, ce qui provoque la séparation entre le sable et l'eau, et cela avec une efficacité étonnante comme l'ont montré les essais Le sable de laitier joue donc lui-même le rôle de masse filtrante. Au cours de la première phase précitée de la déshydratation, l'eau s'écoule par-dessus le bord supérieur 18 parce qu'un bon effet de séparation entre l'eau et les constituants de sable boueux éventuellement entraînés peut avoir lieu sur le trajet relativement long qui en résulte entre la sortie 12 et son bord supérieur 18, et en particulier aussi parce que, au cours de la montée de l'eau dans le jeu annulaire 16 qui s'élargit, il se produit un ralentissement sensible de la vitesse 1 de l'eau. L'eau s'écoulant par-dessus le bord 18 est reprise dans un espace annulaire périphérique 20 et est évacuée par une décharge 21. Pour améliorer davantage l'effet de séparation entre l'eau et la boue de laitier éventuellement entraînée, une paroi de séparation et de tranquillisation 22 avec un effet de séparation supplémentaire peut être prévue facultativement dans l'enceinte annulaire 20, de façon à ce que la boue existante puisse se déposer dans la partie inférieure de l'espace annulaire 20 et puisse être évacuée par une évacuation 28 à la fin de la déshydratation. Au cours des essais précités il s'est avéré que, lors de la progression de la déshydratation, la propreté de l'eau obtenue augmente à cause de l'effet filtrant croissant du sable de laitier en cours de séchage dans le récipient 8 tandis que les quantités d'eau obtenues diminuent évidemment L'invention prévoit donc, à titre facultatif, de laisser s'écouler l'eau en cas de pureté croissante de l'eau et de quantités d'eau décroissantes, tout d'abord au travers d'une vanne 24 et ensuite à travers une vanne 26 située plus bas, ce qui permet de raccourcir le processus de déshydratation Pendant l'opération de déshydratation,le passage de sable de laitier à travers la tubulure d'écoulement cylindrique 30 est empêché, par exemple par une vanne à pince connue en soi et non représentée, qui est montée en dessous de la tubulure 30 dans le tube d'évacuation qui s'y raccorde et qui n'est pas représenté. La présente invention prévoit enfin, à titre facultatif, des tuyères de pulvérisation d'eau 32 en nombre quelconque, qui sont disposées en cercle dans la partie supérieure de l'espace annulaire 20 et qui servent à nettoyer la trémie de sortie 14 lorsque le récipient 8 1 est totalement vidé entre deux opérations de déshydratation. La figure 2 représente une variante d'exécution de la présente invention, dans laquelle deux trémies d'évacuation 34, 36, sont montées en tandem l'une derrière l'autre On obtient ainsi non seulement que l'effet de séparation visé par la présente invention entre le sable laitier et l'eau soit encore davantage amélioré, mais également que les fractions de sable de laitier ne participant pas au processus de séparation (dans l'exemple de la figure 1, ce sont les fractions de sable de laitier se trouvant en dessous de l'orifice de sortie 12) soient réduites au minimum A cet effet, la trémie inférieure 36 est mise en service en ouvrant sa sortie d'eau 37 lorsque la trémie supérieure a rempli son rôle. La figure 3 représente un exemple de réalisation avec un clapet de fermeture rabattable 38 à la sortie 40 du récipient de collecte 8 Grâce à ce clapet de fermeture 38, la vanne à pince non représentée n'est pas soumise au poids de la charge du récipient Le clapet de fermeture contribue également à réduire à un minimum la quantité de sable de laitier non déshydratée située dans la partie inférieure et déjà réduite grâce au dispositif de la figure 2. La figure 4 représente un mode de réalisation dans lequel une trémie de sortie 42, selon la présente invention, ne présente pas une forme conique continue vers le haut (comme dans-le cas de l'exemple de la figure 1) mais que cette partie supérieure 44 a une forme essentiellement cylindrique; pour obtenir ce résultat, la sortie du récipient 8 comporte une tubulure 46 cylindrique correspondante Grâce à cette disposition, on obtient que les faibles quantités de sable de laitier ne puissent éventuellement pas être entraînées vers le haut le long de la paroi oblique continue (voir 14 à la figure 1) mais 1 qu'elles soient retenues, à cause de leur densité, dans la partie inférieure de la trémie 42. La figure 5 représente un autre mode de réalisation, analogue à la figure 4, avec une tubulure de sortie 48 du récipient 8 pourvue, dans le bas, d'une jupe 50 s'élargissant vers le bas Grâce à cette disposition il existe, entre la jupe 50 et la trémie de sortie 52, un jeu annulaire 54 relativement étroit avec pour effet que non seulement la remontée du sable de laitier est entravée de manière purement mécanique mais également qu'il en résulte un effet de séparation supplémentaire par suite de la diminution de la vitesse de l'eau dans le jeu 54 et l'espace annulaire 56 situé au-dessus de celui-ci. La disposition de la figure 6 concrétise une variante du principe de l'effet de séparation au moyen d'une diminution de la vitesse de l'eau, dans lequel le jeu annulaire 58 s'élargit vers le haut entre la jupe de sortie 62 du récipient 8 et la paroi de la trémie 66, à nouveau de forme conique Par suite de l'augmentation notable de la section de ce jeu annulaire 58 et du ralentissement de la vitesse de l'eau qui en résulte, l'effet de séparation précité est nettement amélioré par un processus de décantation. La figure 7 représente une variante de la solution représentée à la figure 6, dans laquelle la trémie de sortie 68 de la présente invention est pourvue d'accessoires permettant le réglage en hauteur Un soufflet périphérique 70 permet un déplacement vertical correspondant du système, tandis que ce déplacement vertical peut être provoqué à l'aide de moyens connus en soi et non représentés. Si la trémie 68 est déplacée vers le haut, le jeu 72 devient plus faible avec augmentation simultanée du volume de l'eau se trouvant par-dessus et soulèvement 1 du bord de fermeture 74, ce qui permet un effet de purification optimal comme cela résulte des modes de réalisation prècités Ce réglage en hauteur permet d'adapter de manière optimale le dispositif à des qualités de sable différentes. Pour optimaliser davantage l'effet de purification l'invention prévoit, à titre facultatif, un élément filtrant 78 périphérique et de forme annulaire entre la tubulure de sortie 76 du récipient 8 et la trémie de sortie 68 Cet élément filtrant 78, qui agit de préférence comme treillis de rétention, n'est pas soumis à des sollicitations mécaniques notables contrairement aux éléments filtrants précités et conformes à l'état actuel de la technique, si bien qu'il n'est pas sujet à usure et ne doit pas supporter le poids du contenu du récipient. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif pour déshydrater du sable de laitier et, en particulier, du sable de laitier de haut- fourneau se trouvant dans un récipient de collecte ( 8), caractérisé en ce que l'orifice de sortie inférieur ( 12, , 62) du récipient de collecte ( 8) débouche dans une trémie de sortie ( 14, 34, 42, 52, 66, 68) située en aval dont le diamètre dans la zone de l'orifice de sortie inférieur précité ( 12, 40, 62) est supérieur au diamètre de cet orifice de sortie du récipient de collecte ( 8) et dont le bord supérieur ( 18, 64) est situé au-dessus du bord de sortie inférieur du récipient de collecte ( 8), de façon à former entre l'orifice de sortie précité ( 12, 40, 62) et le bord supérieur précité ( 18, 64), un passage annulaire libre ( 16, 56) pour l'eau de déshydratation qui monte et qui s'écoule par-dessus le bord supérieur précité ( 18, 64). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des vannes d'évacuation de déshydratation ( 24, 26) sont prévues dans la paroi latérale de la trémie de sortie ( 14, 36, 42, 52, 66), à différentes hauteurs au-dessus de l'orifice de sortie ( 12, 62). 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est prévu un espace annulaire périphérique ( 20) destiné à reprendre l'eau dtévacuation s'écoulant par-dessus le bord supérieur précité ( 18, 64, 74) et/ou par les vannes précitées ( 24,26). 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une paroi de séparation essentiellement verticale ( 22) est prévue dans l'espace annulaire précité ( 20). Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs orifices d'évacuation d'eau de déshydratation ( 21, 28) sont prévus dans les surfaces délimitant l'espace annulaire précité ( 20). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par des tuyères de pulvérisation d'eau ( 32) pour nettoyer la trémie de sortie ( 14, 36, 42, 52, 66). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, après la première trémie de sortie ( 34), une deuxième trémie de sortie ( 36) est montée en tandem et fonctionne de manière analogue. 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par un clapet de fermeture rabattable ( 38) pour ouvrir et fermer la sortie ( 40) du récipient de déshydratation ( 8). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la sortie du récipient ( 8) est constituée par une tubulure cylindrique ( 46) et que la partie supérieure ( 44) de la trémie de sortie ( 52) est également cylindrique. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tubulure cylindrique ( 48) est prolongée par une jupe ( 50) s'élargissant en cône vers le bas. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la trémie de sortie ( 66) a une forme conique jusqu'à son bord supérieur ( 64). 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la trémie de sortie ( 68) peut être réglée en hauteur. 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par un élément filtrant de forme annulaire ( 78) entre la trémie de sortie ( 68) et la tubulure de sortie ( 76) du récipient ( 8).