Brevet FR2690083A1 — publié le 19931022

La présente invention est relative å un procédé d'inertage ou de régénération de produits sableux ou granuleux par voie thermique. Elle vise plus particulierement,mais non exclusivement llinertage ou la régénération des sables de fonderie. Ont sait que dans les sables de fonderie au stade de l'utilisation sont inclus des produits chimiques sous forme liquide ou solide. Pour la réutilisation dans le circuit de fabrication des sables utilisés ou pour leur mise à la décharge il est nécessaire de leur faire subir un traitement par voie thermique. Ce traitement a pour but d'éliminer ou d'inerter les produits chimiques contenus dans le sable en le chauffant à une température supérieure à 100 "centigrades avec un temps de séjour supérieur à 5 minutes. I1 existe des procédés de traitement de sable par voie thermique avec contact direct d'un brûleur avec le sable ou par chauffage indirect le produit étant mis dans ce cas en fluidisation par de l'air ou un gaz. Les procédés existants font abstraction des économies d'énergie puisque les produits traités sortent pratiquement de l'aire de traitement à la température où ils ont été soumis,le refroidissement du produit étant réalisé dans un volume indépendant. L'invention concerne un procédé d'inertage ou de régénération de produits sableux ou granuleux le produit étant mis en fluidisation dans une enceinte de section quelconque disposée verticalement et comportant 2 zones. Une zone haute dite de traitement ayant pour but d'élever le produit à la température nécessaire,une zone basse dite de refroidissement. L'air ou le gaz de fluidisation injecté à la base de l'enceinte refroidit le produit traité par passage sur celui-ci tout en se réchauffant pour arriver en début de zone haute à une température proche de celle du traitement. La présente invention est particulièrement prévue pour chauffage aux combustibles gazeux ou liquides mais l'énergie électrique peut être également utilisée. En fonction de la production horaire désirée la section de l'enceinte sera plus ou moins importante compte tenu du débit d'air ou de gaz de fluidisation retenu. Avec utilisation des combustibles gazeux ou liquides le chauffage de la zone haute s'effectue à l'aide de 1 ou plusieurs brûleurs mis en place sur une chambre de combustion ceinturant la zone haute. Dans la majorité des cas un chauffage au centre de l'enceinte est également nécessaire. Dans ce cas la chambre de combustion est reliée par l'intermédiaire de 1 ou plusieurs collecteurs à un conduit central effectuant également le chauffage à l'intérieur de l'enceinte contenant le produit à traiter les produits de combustion étant ensuite évacués à l'extérieur. A aucun moment les produits de combustion sont mélangés à l'air ou au gaz de fluidisation. L'air ou le gaz injecté à la base de l'enceinte à pour but de réaliser la fluidisation du produit mais aussi d'apporter le comburant nécessaire à la combustion des composés chimiques contenus dans le produit à traiter. L'air ou le gaz de fluidisation après passage dans la totalité de la charge sort de l'enceinte à une température sensiblement égale à celle du traitement. Au dessus de l'intérieur de la zone haute est prévu un volume faisant office de chambre de post-combustion des produits combustibles pouvant subsister dans l'air ou le gaz de fluidisation. Ce volume de post-combustion peut-être complété par une chambre de post-combustion indépendante de l'enceinte elle-même. La chambre de post-combustion indépendante à pour but d'augmenter le séjour des gaz provenant de l'intérieur de l'enceinte de traitement afin d'en parfaire ainsi leur inertage pour le rejet à l'atmosphere,elle est équipée d'un brûleur à combustible gazeux ou liquide. Cette chambre de post-combustion indépendante est particularisée par le fait qu'elle comporte un double circuit permettant ainsi d'en réduire la longueur. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une coupe verticale de l'ensemble de l'installation. - la figure 2 est une coupe horizontale schématique de l'installation. - la figure 3 est une coupe de la chambre de post-combustion indépendante. Une enceinte métallique ou céramique étanche I repose sur un chassis 18.Elle est de forme cylindrique mais peut être de forme quelconque. La base de cette enceinte comporte une chambre de répartition 9 du gaz de fluidisation dont la source peut être un ventilateur 8 ou tout autre système d'alimentation. Une paroi horizontale 19 en matière poreuse supporte le produit contenu dans l'enceinte 1,laquelle comporte 2 zones, une zone basse 3 doublée d'une enveloppe isolante 7,une zone haute 2 chauffée extérieurement par un ou plusieurs brûleurs 23 mis en place sur une chambre combustion 4 laquelle est isolée thermiquement par une épaisseur 5 de qualité adaptée. La base de la chambre de combustion 4 est reliée à l'aide de un ou plusieurs collecteurs à un conduit central 20. Les produits de combustion des brûleurs 23 s'évacuent en final par la sortie 11 du conduit central lequel fait corps avec l'enceinte 1 par l'intermédiaire d'un soufflet de dilatation 12. Les produits à traiter sont introduits en 17 à la partie supérieure par un système d'alimentation quelconque, il sont évacués une fois traité et refroidi à la partie inférieure 10 par un système d'évacuation quelconque. Le volume 21 au dessus de lA charge à traiter fait office de chambre de post-combustion,une chambre de postcombustion indépendante 22 peut-être prévue. Cette chambre de post-combustion indépendante 22 est constituée d'une enveloppe 13 garnie intérieurement d'une épaisseur d'isolant,elle comporte en son centre un conduit 14 de forme quelconque.Un brûleur 15 disposé perpendiculairement par rapport à l'arrivée des gaz provenant de l'enceinte 1 développe sa flamme entre le garnissage isolant de l'enveloppe 13 et le conduit 14,l'ensemble du mélange est ensuite évacué à l'extérieur en 16 ou il est capté par une cheminée ou dirigé vers un ensemble de filtration. Des calculs théoriques ont permis d'établir le bien fondé de la présente invention,le résumé de ces calculs est repris ci-après - 2000 kg/H de sable à traiter à 850C dans une enceinte de 1,68 mètre de diamètre et 2,2 mètres de hauteur chauffée. - Chaleur spécifique du sable = 0,23 Kcal/kg. - Le sable contient 1,6% en poids de résine ayant un pouvoir calorifique de 6000 Kcal/kg. - La hauteur de la zone de refroidissement est égale à celle de la zone de chauffe. - Le débit d'air nécessaire à la fluidisation et à la combustion de la résine est de 583 Nm3/h. - Le chauffage au gaz à 850" à un rendement de combustion de 57 %. - Pour le traitement du sable à 850" avec une fluidisation avec de l'air à température ambiante la consommation pour une production de 2 T/H serait de 724 KWH soit 262 KWH / Tonne. - Pour le même traitement réalisé suivant le principe de l'invention avec de l'air arrivant à 850O dans la zone de traitement la consommation pour 2 T/H sera de 406 KWH soit 203 KWH / Tonne d'où une économie de 44 %. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'inertage ou de régénération de produits sableux ou granuleux par voie thermique le produit étant mis en fluidisation en couche épaisse, caractérisé par le fait que l'air ou le gaz de fluidisation introduit à la base de l'enceinte de traitement se réchauffe tout en refroidissant le produit traité évitant ainsi un apport d'énergie supplémentaire pour le réchauffage de l'air ou du gaz de fluidisation. 2 - Procédé selon la revendication l,caractérisé par le fait qu'avec chauffage avec combustibles gazeux ou liquides les produits de combustion en provenance de la chambre de combustion ceinturant l'enceinte de traitement sont acheminés par un ou plusieurs collecteurs vers un conduit central chauffant ainsi le centre de la charge. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 ,caractérisé par le fait que le volume intérieur situé au dessus de la zone de chauffe fait office de chambre de postcombustion. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une chambre de post-combustion indépendante peut-être prévue, chambre de post-combustion comportant un double circuit de circulation des gaz. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le chauffage peut-être réalisé par une énergie quelconque. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'énergie nécessaire peut-être transmise à la charge par les parois périphériques du volume de traitement ou intérieurement par un système quelconque.