Brevet FR2688053A3 — publié le 19930903

FR 2688053 A3 19930903 FR 9202791 A 19920302 Installation Dour le traitement des sables de fonderie. de produits aranuleux et oulvérulants. Actuellement, compte-tenu des normes de rejet et de pollution de plus en plus strictes, il est nécessaire de traiter thermiquement les sables de fonderie de manière à: - les recycler au maximum, - passiver les résidus ultims, - rejeter dans l'environnement des éléments aux normes de neutralité. On connaît des systèmes de régénération thermique continus et discontinus. On peut citer par exemple, les systèmes continus de fluidisation à l'air, destinés à combiner une combustion à coeur des éléments combustibles, une diffusion thermique et une agitation du bain et transport des produits. Toutefois, de tels systèmes impliquent une énergie de brassage par le comburant avec un contrôle rigoureux de températures (détente des gaz) et de vitesse ascentionnelles des impalpables aux risques d'échapper des éléments gazeux non saturés (monoxyde de carbone, oxydes d'azote, hydrocarbures). On peut citer encore, des installations discontinues, dans lesquelles les produits traités sont mis dans un four chauffant équipé drun agitateur de brassage. Dans ce cas, pendant la phase initiale de montée en température du sable, les gaz qui s'échappent du four sont impropres à leur rejet, étant donné que leur temps de séjour à haute température est insuffisant. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de pouvoir: - traiter thermiquement tout type de sables de fonderie (à prise chimique ou à vert), - incinérer les fines et les poussières, - neutraliser les fumées produites au cours du traitement dans un fonctionnement continu, - économiser l'énergie en limitant les volumes des comburants mis en oeuvre, - respecter les normes de rejet dans l'environnement. Pour résoudre de tels problèmes, il a été conçu et mis au point, une installation qui comprend, en combinaison - des moyens de stockage des sables sous forme granuleuse - des moyens pour acheminer les sables au niveau d'une chambre de combustion pour assurer le préchauffage des sables, la prégénération et le transport. - des moyens de chauffage déterminés pour minimiser la génération des gaz de combustion. - des moyens de brassage mécanique. - des moyens aptes à maximiser le temps de séjour des gaz de combustion dans la chambre à haute température. - des moyens aptes à transporter le sable chaud vers des moyens de refroidissement, en combinant l'évacuation des gaz tout en réchauffant le sable introduit. - des moyens de captation des gaz pour les filtrer, les séparer et les recycler, en évitant tout rejet de poussière. Pour résoudre le problème posé d'acheminer les sables de fonderie au niveau de la chambre de combustion, en vue de les soumettre à un traitement thermique, les moyens pour acheminer les sables sont constitués par un organe tubulaire fixe en communication avec les moyens de stockage, ledit organe recevant intérieurement une vis sans fin pour véhiculer les sables à l'extrémité opposée de l'organe tubulaire pour qu'ils tombent par gravité dans la chambre de combustion. Le problème posé d'assurer le traitement thermique des sables de fonderie, est résolu en ce que les moyens, aptes à pieger les gaz de combustion, sont constitués par un organe tubulaire entrainé positivement en rotation et disposé d'une manière concentrique à l'organe tubulaire fixe, I'extrémité dudit organe tubulaire entrainé positiviement en rotation, formant la chambre de combustion reliée à une source d'énergie, les deux organes tubulaires présentant en combinaison, des agencements pour le piégage des gaz et le transfert des sables ainsi traités. Plus particulièrement, pour piéger les gaz de combustion et les maintenir à l'air chaud le plus longtemps possible pour créer des pertes de charges, les agencements sont constitués par des spires formées en débordement de la périphérie interne de l'organe tubulaire tournant en étant disposées de manière hélicoïdale, pour assurer le transfert des sables le long de l'organe tubulaire fixe, au fur et à mesure de l'entraînement en rotation dudit organe, des éléments formant chicane étant disposés en débordement de la périphérie externe de l'organe tubulaire fixe. Les éléments formant chicane sont disposés entre les spires. Compte-tenu du problème posé de créer un échangeur thermique de chaleur pour le traitement des sables, la paroi de l'organe tubulaire fixe est en acier réfractaire. La paroi de l'organe tubulaire tournant est isolé thermiquement. Pour résoudre le problème posé de récupérer les sables traités et les gaz, I'extrémité de l'organe tubulaire tournant, opposée à la chambre de combustion, présente périphériquement des orifices débouchants, en communication avec le réservoir de refroidissement et les moyens pour l'aspiration des gaz. Pour assurer l'alimentation de l'organe tubulaire fixe, les moyens de stockage des sables de fonderie sont reliés à l'organe tubulaire fixe par l'intermédiaire d'un moyen de transfert en communication avec la vis sans fin de l'organe tubulaire fixe. Pour résoudre le problème posé d'obtenir un traitement thermique optimum, la source d'énergie est déterminée pour porter la chambre de combustion à une température de l'ordre de 850"C. Un moyen de captation des gaz diamétralement opposé par rapport à l'évacuation des sables, permet de diriger les gaz vers un dispositif de préséparation des poussières, suivi d'une filtration des gaz avant rejet à l'atmosphère. L'invention est exposée, ci-après, plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue à caractère schématique de l'installation selon l'invention La figure 2 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 2.2 de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 3.3 de la figure 1. Les sables de fonderie sont stockés dans des réservoirs (1) et (2). Par exemple, de manière parfaitement connue, le réservoir (1) contient les fines tandis que le réservoir (2) contient les sables. Les réservoirs (1) et (2) sont reliés à un moyen (3), sous forme d'un élément tubulaire agencé pour assurer le transfert des sables de fonderie, au niveau d'une chambre de combustion (C). L'élément tubulaire (3), sous forme d'un tube cylindrique, reçoit intérieurement, une vis sans fin (4), dont le pas est déterminé pour assurer le transfert des sables en direction d'une ouverture (3a) formée à l'autre extrémité du tube (3) et en communication avec la chambre de combustion (C). Le tube (3) est fixe, tandis que la vis sans fin (4) est entrainée à rotation par tout moyen connu et approprié. L'alimentation en sables du tube (3) s'effectue, par exemple, au moyen d'une vis sans fin (5), reliée à chacun des réservoirs (1) et (2). Le tube (3) présente, d'une manière concentrique, un autre organe tubulaire (6) monté tournant par rapport audit tube (3). Là encore, l'entraînement en rotation de l'organe tubulaire (6) peut s'effectuer par tout moyen connu et approprié. Par exemple, L'organe tubulaire (6) et la vis sans fin (4) peuvent être entraînés d'une manière concomitante en rotation. L'extrémité (6a) de l'organe tubulaire (6) située du côté de l'ouverture (3a) du tube (3) est conformée pour constituer la chambre de combustion (C). Cette extrémité (6a) reçoit une source d'énergie quelconque (17) pour porter la chambre de combustion (C) à une température de l'ordre de 850"C. Suivant une autre caractéristique importante de l'invention, L'organe tubulaire (6) est agencé en combinaison, notamment avec le tube fixe (3), pour assurer le piégage des gaz et maintenir ces derniers un maximum de temps, au niveau de la chambre de combustion (C), pour les soumettre à l'effet de la température en vue de les neutraliser. A cet égard, I'alésage de l'organe (6) présente des spires (6b) disposées d'une manière hélicoïdale pour assurer, sous l'effet de l'entraînement en rotation dudit organe (6), I'entraînement concomitant des sables, le long du tube (3), en direction de l'extrémité (6c) opposée à la chambre de combustion (C). Le tube (3) présente en débordement de sa périphérie externe, des éléments (3b) faisant office de chicanes pour ralentir le passage des gaz. L'extrémité (6c) de l'organe tubulaire (6) présente périphériquement, des orifices (6d), en communication, d'une part, avec un réservoir de refroidissement (7) destiné à récupérer les sables traités et, d'autre part, avec un appareil (8) susceptible de piéger les poussières par effet cyclonique. A noter que les calories récupérées dans le refroidisseur (7) peuvent être réinjectées dans l'installation. De même, I'appareil (8) peut être relié à un filtre (9) avant rejet à l'atmosphère des gaz. Le tube (3) est en acier réfractaire, permettant l'échange thermique à contre courant entre les sables convoyés par la vis sans fin (4) et ceux convoyés par l'organe tubulaire (6). L'organe tubulaire tournant (6) est isolé thermiquement. II convient d'analyser le fonctionnement de l'installation selon l'invention. Les sables contenus dans les réservoirs (1) et (2) sont acheminés par la vis sans fin (5), à l'état froid, dans le tube (3). La vis sans fin (4) assure le déplacement des sables à l'intérieur du tube (3), jusqu'au niveau de l'ouverture (3a). A ce niveau, les sables tombent dans la chambre de combustion (C) portée à une température de l'ordre de 850"C par la source d'énergie (17). L'entraînement en rotation de l'organe (6) a pour effet de faire remonter à contre courant les sables, le long du tube (3), en direction de l'extrémité (6c), compte-tenu du pas de vis (6b). Les chicanes (3b) ralentissent le passage des gaz résultant de la combustion, pour les maintenir un maximum de temps, à l'air chaud. Au niveau de l'extrémité (6c) et sous l'effet de la rotation de l'organe (6), les sables traités tombent par gravité par les ouvertures (6d) (figure 2), dans le système de refroidissement (7). Les gaz de combustion s'échappent par les ouvertures (6d) et sont aspirés par l'appareil (8). Les avantages ressortent bien de la description. REVENDICATIONS -1- Installation pour le traitement thermique des sables de fonderie, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison - des moyens de stockage (1) et (2) des sables - des moyens (3) et (4) pour acheminer les sables au niveau d'une chambre de combustion (C) pour assurer le traitement des sables. - des moyens (6) (6b) et (3b) aptes à neutraliser les gaz de combustion avant rejet à l'astmosphère notamment, tout en permettant le transfert des sables ainsi traités au niveau d'un réservoir de refroidissement (7) et l'aspiration des gaz. -2- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour acheminer les sables sont constitués par un organe tubulaire fixe (3) en communication avec les moyens de stockage (1) et (2), ledit organe (3) recevant intérieurement une vis sans fin (4) pour véhiculer les sables à l'extrémité opposée de l'organe tubulaire (3) pour qu'ils tombent par gravité dans la chambre de combustion (C). -3- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens, aptes à pieger les gaz de combustion, sont constitués par un organe tubulaire (6) entrainé positivement en rotation et disposé d'une manière concentrique à l'organe tubulaire fixe (3), I'extrémité dudit organe tubulaire (6), formant la chambre de combustion (C) reliée à une source d'énergie (17), les deux organes tubulaires (3) et (6) présentant en combinaison, des agencements pour le piégage des gaz et le transfert des sables ainsi traités. -4- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les agencements sont constitués par des spires (6b) formées en débordement de la périphérie interne de l'organe tubulaire tournant (6) en étant disposées de manière hélicoïdale, pour assurer le transfert des sables le long de l'organe tubulaire fixe (3), au fur et à mesure de l'entraînement en rotation dudit organe (6), des éléments formant chicane (3b) étant disposés en débordement de la périphérie externe de l'organe tubulaire fixe (3). -5- Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les éléments formant chicane (3b) sont disposés entre les spires (6b). -6- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi de l'organe tubulaire fixe (3) est en acier réfractaire permettant l'échange thermique à contre courant entre les sables convoyés par la vis sans fin (4) et ceux convoyés par l'organe tubulaire (6). -7- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la paroi de l'organe tubulaire tournant (6) est isolé thermiquement. -8- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'extrémité de l'organe tubulaire tournant (6), opposée à la chambre de combustion (C), présente périphériquement des orifices débouchants (6d), en communication avec le réservoir de refroidissement (7) et les moyens (8) pour l'aspiration des gaz. -9- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de stockage (1) et (2) des sables de fonderie sont reliés à l'organe tubulaire fixe (3) par l'intermédiaire d'un moyen de transfert (5) en communication avec la vis sans fin (4) de l'organe tubulaire fixe (3). -10- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la source d'énergie (17) est déterminée pour porter la chambre de combustion (C) à une température de l'ordre de 850"C.