Brevet FR2663246A1 — publié le 19911220

L'invention concerne un procédé pour le fractionnement et le broyage d'une matière cassante, utilisant une presse à cylindres à haute pression, produisant une force de compression élevée, avec frac- tionnement de la matière dans un lit de matière, ainsi qu'un broyage à recyclage avec séparateur, prévu à la suite de la presse à cylindres L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procé- dé. Dans un fractionnement connu de matières cassantes (brevet européen O 084 383), la matière à traiter fraîche (non recyclée), par exemple du clinker de ciment qui n'a pas été préfractionné, est comprimé sous haute pression dans la fente entre les cylindres d'une presse à cylindres à haute pression, ce qui conduit en partie à la destruction de particules et en partie à des amorces de fissures à l'intérieur des particules et se manifeste de façon visible dans la formation d'agglomérés (que l'on appelle également des galettes) qui se laissent désintégrer ou réduire au moyen d'une quantité d'énergie comparativement faible et qui, en raison de l'application de la haute pression, détruisant la structure des grains, contiennent déjà du produit ayant la finesse requise, de sorte que ce fractionnement connu est caractérisé globalement par une plus faible consommation spécifique d'énergie (par exemple par tonne de matière traitée) Pendant le fonctionnement de la presse à cylindres à haute pression pour compacter ou traiter par compression la matière granulaire, la matière alimentant la presse, amenée à la fente entre les cylindres, doit être saisie par les cylindres entraînés en rotation en sens contraire et doit être tirée par frottement dans cette fente. Au cours du processus, les particules de la matière ainsi amenée dans la fente, sont écrasées les unes contre les autres dans un lit de matière, c'est-à- dire dans une couche de matière en vrac comprimée entre les surfaces des deux cylindres, sous l'application de la pression extrêmement élevée, d'o l'expression "fractionnement dans un lit de matière" La presse à cylindres est suivie d'un broyage à recyclage, pour lequel on utilise habituellement un tube broyeur et un séparateur qui sépare le produit fini, ayant la finesse requise, de la matière agglomérée qui a ensuite été désagrégée et a éventuellement été soumise à un post-broyage, avec recyclage, c'est-à-dire renvoi de la matière grossière (grains relativement fins) sortant du séparateur à la trémie d'alimentation de la presse à cylindres. Le niveau de remplissage dans cette trémie d'alimentation, recevant la matière fraîche et installée au-dessus de la fente entre les cylindres de la presse, a jusqu'à présent été maintenu en réintroduisant dans la trémie, suivant le niveau de la matière dans celle- ci, un débit plus ou moins grand de grains venant du sépa- rateur, mais cette façon de procéder peut entraîner un comportement de réglage irrégulier et des fluctuations dans le système On supposait jusqu'à présent que le pouvoir de faire pénétrer la matière fraîche dans la fente entre les cylindres pouvait s'améliorer en uti- lisant une trémie d'alimentation haute et en remplissant par des grains venant du séparateur, tous les vides (poches d'air) se formant entre les morceaux et les granules de la matière fraîche chargée dans la trémie. Or, de grosses quantités de grains fins du séparateur dans la grande hauteur de matière d'alimentation en vrac ainsi formée au-dessus de la fente entre les cylindres de la presse à haute pression, peuvent occasionner les difficultés décrites ci-après Si la matière chargée dans la trémie d'alimentation de la presse est au moins en partie déjà à grain très fin, en raison du recyclage de grandes quantités de grains provenant du séparateur prévu à la suite et qui ont été ajoutées à la matière d'alimentation fraîche, il peut se poser le problème, surtout s'il s'agit de trémies avec des niveaux de remplissage de grande hauteur et contenant de la matière d'alimentation de faible masse volumique apparente, effet qui peut être renforcé par la présence de grandes quantités de grains recyclés relativement fins et contenant de nombreuses inclusions d'air, que l'air, soumis à la forte pression due à la grande hauteur de matière dans la trémie, ne peut plus s'échapper, ce qui 1 o dégrade le pouvoir de faire pénétrer la matière dans la fente entre les cylindres, de même que la capacité de compression de la matière par les cylindres, diminue le débit de la presse, conduit à un fonctionnement irrégu- lier de celle-ci et compromet en fin de compte l'écono- mie d'énergie qui serait en principe réalisable En outre, lorsqu'on utilise des trémies d'alimentation hautes avec d'importantes hauteurs de matière d'alimen- tation déversée en vrac et présentant une fraction considérable de grains venant du séparateur, le frotte- ment de la matière sur les parois de la trémie se manifeste nettement et compromet l'écoulement convenable de la matière dans la fente entre les cylindres, surtout dans la région des deux extrémités des cylindres, c'est-à-dire des deux zones marginales de la fente entre les cylindres Du fait que le pouvoir d'amenée de matière dans les zones marginales de la fente entre les cylindres est ainsi diminué, non seulement le débit de la presse est réduit, des matières non compactées ou des matières insuffisamment comprimées passent également à travers la fente Ces matières doivent être réintro- duites dans la trémie d'alimentation de la presse afin d'être soumises à une nouvelle compression, tandis que la matière agglomérée sortant de la partie centrale de la fente entre les cylindres et qui est suffisamment comprimée, doit être transportée vers le broyage à recyclage prévu à la suite, avec le résultat que les dépenses pour les dispositifs de transport de la matière agglomérée peuvent devenir considérables. Le but de l'invention est d'améliorer le fractionnement de matières cassantes dans un lit de matière formé dans la fente entre les cylindres d'une presse à cylindres à haute pression, avec recyclage d'une fraction de la matière agglomérée sortant de la presse, par sa réintroduction dans la trémie d'alimen- tation de la presse, ensemble avec une fraction des grains provenant du séparateur utilisé dans le broyage prévu à la suite, de manière que le pouvoir d'amenée de matière dans la fente entre les cylindres et la com- pression de la matière dans cette fente soient augmentés et puissent être adaptés aux propriétés de la matière d'alimentation, que la fraction de la matière à recycler car insuffisamment comprimée, soit réduite, que les dépenses occasionnées par les dispositifs de transport nécessaires pour transporter la matière agglomérée sortant de la presse soient réduites à un minimum et que la consommation spécifique d'énergie déjà faible du fractionnement dans un lit de matière sous haute pres- sion, soit diminuée plus encore. A cet effet, un procédé comme indiqué au début est caractérisé en ce que, à la sortie de la presse, on sépare de la matière agglomérée sortant de la presse, les bords de la matière (insuffisamment comprimée dans les zones marginales de la fente entre les cylindres lors du premier passage à travers la presse) et on recycle complètement la matière des bords ainsi séparée en l'introduisant dans la trémie d'alimentation en matière de la presse à cylindres, avec éventuellement en plus un courant partiel de la matière agglomérée res- tante, afin d'améliorer les conditions d'amenée de la matière dans la fente entre les cylindres et les condi- tions de compression de la matière dans la presse. Le dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce que l'organe de transport est un unique élévateur à godets dont les godets sont chacun partagés en au moins deux compartiments voisins pour le transport simultané mais séparé de la matière agglomérée des bords qui est insuffisamment comprimée, d'une part, et de la partie restante ou partie centrale de la matière agglomérée, qui est suffisamment comprimée, d'autre part. Dans le procédé selon l'invention, le flux de matière agglomérée quittant la fente entre les cylindres de la presse et se dirigeant vers le bas, est partagé d'abord en trois parties: les deux bords de la matière agglomérée, c'est-à-dire la partie de la matière insuf- fisamment comprimée lors du premier passage par la presse, et la partie centrale, suffisamment comprimée, de la matière agglomérée La matière séparée des bords est recyclée entièrement par sa réintroduction dans la trémie d'alimentation de la presse, pour être comprimée une nouvelle fois, tandis que la-partie centrale suffi- samment comprimée de la couche de matière agglomérée sortant de la presse, est amenée au broyage à recyclage prévu à la suite Il est caractéristique pour le procédé selon l'invention que le niveau dans la trémie d'ali- mentation de la presse n'est pas maintenu à la hauteur voulue par la quantité de grains retirée du séparateur du broyage à recyclage consécutif Au lieu de cela, la fraction de grains recyclée est maintenue constante et à un débit relativement faible et le niveau de la trémie d'alimentation est maintenu constant en réintroduisant dans cette trémie, en plus de la matière recyclée représentée par la matière agglomérée mais insuffisam- ment comprimée provenant des bords, un flux partiel de la partie restante de la matière agglomérée sortant de la presse, c'est-à-dire de la partie centrale suffisam- ment comprimée, flux partiel qui est fonction des propriétés de la matière d'alimentation Donc, selon un mode de mise en oeuvre avantageux, les bords de la matière agglomérée sont recyclés entièrement et une fraction plus ou moins grande de la partie restante de la matière agglomérée sortant de la presse, suivant les conditions d'amenée de la matière dans la fente entre les cylindres et/ou le comportement de la matière à la compression et/ou le niveau dans la trémie d'alimenta- tion de la presse, est ajoutée en mélange à la matière alimentant la presse On peut y ajouter en plus une fraction constante de la matière relativement grossière (grains) sortant du séparateur du broyage à recyclage consécutif. En effet, la matière agglomérée ou les frag- ments de matière agglomérée réintroduits dans la trémie d'alimentation de la presse, ont une surface à multiples arêtes et une masse volumique accrue, c'est-à-dire une faible porosité, de sorte qu'ils conviennent de façon idéale pour remplir les vides entre les grains ou les morceaux de la matière fraîche à charger également dans la trémie d'alimentation, ce qui provoque, à la com- pression dans la zone d'entrée de la fente entre les cylindres, une meilleure imbrication-enchevêtrement entre la matière fraîche et la matière recyclée, donc un bon comportement d'amenée et de compression de la matière, contrairement au résultat obtenu par le recy- clage dans la trémie d'alimentation des grains provenant du séparateur et qui, lorsqu'ils sont déversés en vrac, présentent d'importantes inclusions d'air et par suite une porosité élevée, avec la conséquence que l'air inclus entre ces grains est refoulé lors de la compres- sion dans la fente entre les cylindres pour former un coussin d'air entre les gros grains ou les morceaux de matière, ce qui peut entraver l'introduction dans la fente et, ensuite, l'application des efforts ou pres- sions de compression à la matière à traiter. Conformément à l'invention, le mélange dans la trémie d'alimentation de la presse peut être ajusté et adapté aux propriétés de la matière d'alimentation -, tout en utilisant une fraction recyclée aussi faible que pos- sible et maintenue en plus constante de grains du séparateur, de manière que l'on obtienne les meilleures conditions possibles pour l'introduction de la matière dans la fente et les meilleures propriétés possibles dans le comportement à la compression de la matière entre les cylindres Du fait que les conditions d'amenée de la matière entre les cylindres sont améliorées, les bords insuffisamment comprimés dans les zones marginales de la fente, lors du premier passage par la presse, ne sont pas très importants ou larges, de sorte que la fraction de matière insuffisamment comprimée est rela- tivement petite Le procédé selon l'invention est caractérisé globalement par une consommation spécifique d'énergie comparativement faible du fractionnement. L'organe pour transporter la matière agglomé- rée sortant de la presse au broyage à recyclage consé- cutif, est constitué habituellement par un élévateur à godets Selon l'invention, les godets de cet élévateur sont chacun partagés en au moins deux compartiments voisins pour le transport simultané mais séparé de la matière agglomérée mais insuffisamment comprimée des bords d'une part et le reste de la matière agglomérée, suffisamment comprimée, formée par la partie centrale d'autre part Par conséquent, dans le cas d'installa- tions de fractionnement existantes comportant une presse à cylindres avec fractionnement dans un lit de matière et un broyage à recyclage consécutif, l'unique élévateur à godets prévu dans ces installations pour le transport de la matière agglomérée sortant de la presse, peut être transformé ou complété à peu de frais pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, ce qui permet de réduire les coûts d'investissement et d'exploitation. a Selon un mode de réalisation très avantageux, l'installation est en outre caractérisée par le fait que les compartiments des godets de l'élévateur transportant la matière agglomérée des bords, peuvent être vidés par une goulotte dans la trémie d'alimentation de la presse à cylindres, et que les compartiments des godets trans- portant la matière agglomérée centrale, peuvent égale- ment être vidés par une goulotte en vue du transport consécutif de cette matière vers le broyage à recyclage. Ainsi, pour ajouter la matière agglomérée suffisamment comprimée en mélange à la matière réintroduite dans la trémie d'alimentation de la presse en vue du recyclage, il suffit d'une intervention de réglage sur un organe réglable tel qu'un volet installé entre les deux gou- lottes voisines pour le vidage des compartiments des godets de l'élévateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la descrip- tion qui va suivre d'exemples de réalisation non limi- tatifs, ainsi que des dessins schématiques annexés, sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale par la fente entre les cylindres d'une presse avec fractionne- ment dans un lit de matière; et la figure 2 est une vue de dessus d'un élévateur à godets pour transporter la matière agglomé- rée venant de la presse à cylindres représentée sur la figure 1. La figure 1 représente une presse possédant un bâti 10 dans lequel sont montés deux cylindres 11, 12 entraînés en rotation en sens contraire et séparés l'un de l'autre par une fente Au-dessus de la fente entre les cylindres, se trouve une trémie d'alimentation non représentée, dans laquelle est chargée la matière fraîche à fractionner, par exemple du clinker de ciment n'ayant pas été concassé préalablement Dans la fente entre les cylindres de la presse, la matière est f rac- tionnée dans un lit de matière et comprimée en matière agglomérée, laquelle est divisée, au-dessous des cy- lindres 11, 12 et au moyen de deux volets de réglage 13 et 14 orientés transversalement à la fente entre les cylindres, en trois flux de matière: les bords 15 et 16 de la matière agglomérée, sortant des zones marginales de la fente et qui sont formés de matière insuffisamment comprimée lors du premier passage par la presse, et la partie centrale 17 de la matière agglomérée, laquelle est suffisamment comprimée Une fois que les volets 13 et 14 ont été réglés en fonction de la matière à trai- ter, il n'est plus nécessaire de changer leurs positions pendant le fonctionnement de la presse La matière centrale 17 est évacuée sur un convoyeur à bande 18, tandis que la matière séparée formée par les bords 15 et 16, est dirigée sur et évacuée par un autre convoyeur à bande 19, un convoyeur à courroie ou analogue. L'élévateur à godets, représenté schématique- ment par une vue de dessus sur la figure 2, est installé à la suite de la presse à cylindres selon la figure 1. Les godets 21, 22, et ainsi de suite sont chacun par- tagés en deux compartiments voisins 21 a, 21 b et 22 a, 22 b; les compartiments 21 a, 21 b sont en cours de rem- plissage à l'extrémité inférieure de l'élévateur et les compartiments 22 a, 22 b sont en cours de vidage à l'ex- trémité supérieure de l'élévateur Les godets 21, 22, et ainsi de suite, sont fixés à des chaînes 20 ou d'autres liens de tirage et d'assemblage qui circulent sur des poulies de renvoi La matière agglomérée centrale 17, suffisamment comprimée et évacuée selon la figure 1 par le convoyeur à bande 18, est chargée selon la figure 2 dans le compartiment 21 a des godets par la goulotte 23, tandis que la matière agglomérée des bords 15, 16, insuffisamment comprimée et évacuée par le convoyeur 19, arrive par une goulotte 24 dans le compartiment 21 b voisin des godets Le dessin montre que les deux com- partiments 21 a et 21 b de chaque godet sont séparés par une cloison 25 Ainsi, l'élévateur à godets selon la figure 2 sert au transport simultané mais séparé de la matière suffisamment comprimée 17 d'une part et de la matière insuffisamment comprimée 15, 16 d'autre part. A l'extrémité supérieure de l'élévateur visible sur la figure 2, le compartiment 22 b des godets, transportant la matière agglomérée et insuffisamment comprimée des bords 15, 16, peut être vidé (en vue du recyclage de la matière en question) par une goulotte 26 dans la trémie d'alimentation de la presse à cylindres , 11, tandis que le compartiment 22 a des godets, transportant la matière agglomérée centrale et suffi- I 5 samment comprimée 17, peut être vidé, par une goulotte 27 installée à côté de la goulotte 26, en vue du trans- port de cette matière vers le broyage à recyclage, produit par exemple par un broyeur à boulets auquel est combiné un séparateur Les deux goulottes voisines 26, 27 pour décharger la matière de l'élévateur, sont séparées par un organe de réglage, un volet 28 par exemple Par une intervention de réglage sur cet organe 28 ou sa commande, on peut ajuster l'addition en mélange d'un débit plus ou moins grand de la matière agglomérée centrale 17 à la matière agglomérée mais insuffisamment comprimée des bords 15, 16 Le niveau dans la trémie d'alimentation de la presse à cylindres est maintenu constant par cette addition en mélange et ce recyclage vers la trémie, tandis que la quantité ou le débit des grains retiré du séparateur du broyage consécutif et réintroduit en vue de son recyclage dans la trémie d'alimentation de la presse, est maintenu comparative- ment petit et constant. Au lieu de diviser chacun des godets de l'élévateur selon l'exemple de réalisation de la figure 2 en deux compartiments voisins, il est possible aussi il de partager chaque godet en trois compartiments: un compartiment gauche pour recevoir le bord 15 de la matière agglomérée, un compartiment central pour rece- voir la matière agglomérée centrale 17 et un comparti- ment droit pour recevoir le bord 16 En cas de trans- formation d'élévateurs à godets existants, il faudrait alors incorporer deux cloisons au lieu d'une seule dans chaque godet. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le fractionnement et le broyage d'une matière cassante, utilisant une presse à cylindres à haute pression, produisant une force de compression élevée, avec fractionnement de la matière dans un lit de matière, ainsi qu'un broyage à recyclage avec sépara- teur, prévu à la suite de la presse à cylindres, carac- térisé en ce que, à la sortie de la presse, on sépare de la matière agglomérée sortant de la presse, les bords ( 15, 16) de la matière (insuffisamment comprimée dans les zones marginales de la fente entre les cylindres lors du premier passage à travers la presse) et on recycle complètement la matière des bords ( 15, 16) ainsi séparée en l'introduisant dans la trémie d'alimentation en matière de la presse à cylindres ( 10, 11), avec éventuellement en plus un courant partiel de la matière agglomérée restante ( 17), afin d'améliorer les condi- tions d'amenée de la matière dans la fente entre les cylindres et les conditions de compression de la matière dans la presse. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à la matière agglomérée séparée des bords ( 15, 16), laquelle est recyclée complètement par sa réintroduction dans la trémie d'alimentation en matière de la presse à cylindres ( 10, 11), on ajoute en mélange une fraction plus ou moins grande de la partie restante de la matière agglomérée ( 17) en fonction des conditions d'amenée de la matière dans la fente entre les cylindres et/ou des conditions de compression de la matière et/ou du niveau de remplissage de la trémie d'alimentation. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que l'on réintroduit dans la trémie d'ali- mentation en matière de la presse à cylindres ( 10, 11), en vue du recyclage, une fraction constante de la matière grossière (grains relativement fins) sortant du séparateur du broyage à recyclage prévu à la suite. 4 Installation de fractionnement et de broyage d'une matière cassante, comprenant une presse à cy- lindres ( 10, 11) à haute pression, produisant une force de compression élevée, avec fractionnement de la matière dans un lit de matière, ainsi qu'un organe de transport pour transporter la matière agglomérée sortant de la presse vers un broyage à recyclage prévu à la suite, caractérisée en ce que l'organe de transport est un unique élévateur à godets dont les godets ( 21, 22) sont chacun partagés en au moins deux compartiments voisins ( 21 a, 21 b ou 22 a, 22 b) pour le transport simultané mais séparé de la matière agglomérée des bords ( 15, 16) qui est insuffisamment comprimée, d'une part, et de la partie restante ou partie centrale ( 17) de la matière agglomérée, qui est suffisamment comprimée, d'autre part. Installation selon la revendication 4, carac- térisée en ce que les compartiments ( 22 b) des godets de l'élévateur transportant la matière agglomérée des bords ( 15, 16), peuvent être vidés par une goulotte ( 26) dans la trémie d'alimentation de la presse à cylindres ( 10, 11), et que les compartiments ( 22 a) des godets trans- portant la matière agglomérée centrale ( 17), peuvent également être vidés par une goulotte ( 27) en vue du transport consécutif de cette matière vers le broyage à recyclage. 6 Installation selon la revendication 5, carac- térisée en ce que les deux goulottes ( 26, 27) pour décharger la matière de l'élévateur sont disposées à faible distance l'une à côté de l'autre et sont séparées par un organe réglable ( 28) tel qu'un volet réglable, de manière qu'une intervention de réglage sur cet organe ( 28) permette d'ajouter une fraction plus ou moins grande du débit de la matière agglomérée centrale ( 17), qui est suffisamment comprimée, à la matière agglomérée des bords ( 15, 16), laquelle est insuffisaxmment com- primee.