Brevet FR2690093A1 — publié le 19931022

Installation de vitrification de produits à point de fusion élevé La présente invention se rapporte aux installations de vitrification de produits à point de fusion supérieur à 10000C, qui peuvent être solides, pâteux ou liquides, tels que des produits minéraux, des amiantes et produits analogues. La vitrification ' de produits de ce genre est difficile à effectuer en raison de la grande quantité de chaleur à leur apporter. L'invention le permet par une installation relativement simple et d'un fonctionnement très souple, grâce à laquelle on peut cependant vitrifier les produits même s'ils sont froids et non combustibles. L'installation de vitrification suivant l'invention comprend une enceinte en un matériau réfractaire qui ménage, en partie basse, une poche de réception d'un bain, dont la plus grande dimension d'une extrémité à l'autre est horizontale et qui est ouverte a l'une des extrémités, tandis qu'un électrobrQleur est monté à l'autre extrémite de manière à produire dans l'enceinte une flamme rayonnante, des moyens d'introduction de produits dans l'enceinte et un trop-plein de débordement du bain. Un électrobrQleur est un brûleur à gaz à apport d'énergie électrique, comme décrit par exemple à la demande de brevet français 89 06 560. Ce brûleur à gaz à apport d'énergie électrique comporte essentiellement un brûleur à gaz comprenant une arrivée de combustible et une arrivée d'air et, en aval, deux électrodes entre lesquelles jaillit un arc qui apporte une énergie supplémentaire à la flamme du brûleur.La flamme obtenue par la combustion de gaz naturel avec de l'air froid et à la stoechiométrie est de l'ordre de 1500 OC. Avec l'apport calorifique fourni par l'arc électrique, elle s'élève et peut atteindre 2700"C. La flamme obtenue est de grandes dimensions et a une énergie de rayonnement très importante, ce qui permet à la chaleur de bien se propager jusqu'à la grande surface libre du bain à la différence des dispositifs de chauffage focalisés du type à plasma. Grâce à la conjonction de la chaleur de niveau de température élevée fournie par l'électrobrûleur, de la conformation relativement plate et fermée de l'enceinte, ce qui diminue la chaleur rayonnée perdue, et de la masse calorifique du bain dont la surface relativement grande est apte à bien absorber la chaleur rayonnee par l'électrobrûleur dont la flamme s'étend à proximité de la surface du bain, on parvient à fondre, même s'ils sont froids, les produits dans le bain avant qu'ils ne ressortent par le trop-plein. De préférence, la plus grande dimension de l'enceinte est supérieure au double de sa hauteur de manière que la chaleur rayonnée de la flamme de l'électrobrûleur soit transmise le mieux possible au bain. Pour perdre le moins possible de cette chaleur rayonnée, les moyens d'introduction de produits dans l'enceinte comprennent un trou ménagé dans l'enceinte et s'étendant suivant la plus grande dimension de l'enceinte sur une longueur inférieure au cinquième et, de préférence, au dixième de cette plus grande dimension, la largeur du trou étant, de préférence, inférieure aux troisquarts de la plus grande dimension transversale de l'enceinte. De préférence, l'axe de la flamme rayonnante issue de l'électrobrûleur s'étend sensiblement suivant la plus grande dimension de l'enceinte. Les moyens d'introduction des produits peuvent être aussi constitués, dans le cas d'un produit pâteux, d'une vis convoyeuse convoyant les produits dans un conduit débouchant dans l'enceinte ou, dans le cas de produits liquides, d'un conduit débouchant dans l'enceinte par l'intermédiaire d'un brûleur. Comme le bain déborde par un trop-plein dans un bassin d'eau, la quantité du bain est ainsi limitée automatiquement et l'installation de vitrification peut fonctionner automatiquement. Pour prévenir toute solidification du bain à proximité du trop-plein, celui-ci peut être disposé plus près de l'électrobrûleur que de l'extrémité ouverte. Mais inversement, pour avoir l'assurance que les produits ont bien eu le temps de fondre avant d'être évacués par le trop-plein, il peut être avantageux, notamment lorsque les produits à vitrifier sont introduits froids dans l'installation, que le trop-plein soit plus loin de l'électrobrûleur que de l'extrémité ouverte.Pour cette même raison, il est avantageux que l'enceinte ménage deux poches séparées par un déversoir, le fond de la poche la plu5 éloignée de l'electrobrGleur étant plus bas que celui de l'autre poche. Cela augmente le temps de séjour des produits à fondre dans le bain. Pour limiter les pertes de chaleur rayonnées, l'extrémité ouverte comprend une partie conique se rétrécissant vers l'extérieur de l'enceinte. Il est souhaitable de préchauffer les produits à fondre avant de les introduire dans ltelectrobrûleur. L'invention vise également un procédé de vitrification de produits dans une installation suivant l'invention, qui consiste à interrompre le fonctionnement de l'électrobrûleur pendant l'introduction des produits dans l'enceinte. On est sur ainsi que la flamme de l'électrobruleur ne rejette pas directement les produits vers l'extrémité ouverte de l'enceinte avant qu'ils aient eu le temps de tomber dans le bain et d'y fondre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple - la figure 1 est une vue en coupe d'une installation suivant l'invention; - la figure 2 est une vue en plan de l'installation de la figure 1; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante; - les figures 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 1 de deux variantes et - la figure 6 est un schéma illustrant un éîectrobrûleur. L'installation représentée aux figures 1 et 2 se compose d'une enceinte 1 d'axe X-X' horizontal, qui ménage en partie basse une poche 2 de réception d'un bain de matériau fondu. La plus grande dimension suivant l'axe X-X' est horizontale. Un électrobrQleur 4 est monté à l'une des extrémités, tandis que l'autre extrémité est ouverte et est précédée d'une partie 5 conique se rétrécissant vers l'extérieur. L'électrobrQleur 4 est monté de manière à produire dans l'enceinte 1 une flamme rayonnante dont l'axe est sensiblement confondu avec l'axe X-X'. La poche 3 est munie d'un trop-plein 6. Le bain déborde du trop-plein 6 et tombe dans un bassin 7 empli d'eau où le magma fondu se fractionne en petits morceaux vitrifiés sous l'effet du choc thermique brutal. Un extracteur 8 retire en permanence ces éléments vitrifiés. La plus grande dimension de l'enceinte 1 suivant l'axe X-X' est supérieure au double de sa hauteur. Des moyens d'introduction des produits dans l'enceinte 1 comprennent un trou 9 ménagé dans l'enceinte et s'étendant, suivant la plus grande dimension -X-X' de l'enceinte, sur une longueur inférieure au dixième de cette grande dimension. La longueur du trou est inférieure aux trois quarts de la plus grande dimension transversale de l'enceinte 1. Les produits solides, tels que des amiantes, sont déversés dans l'enceinte 1 par le conduit 9 en étant poussés par un poussoir 10. A la figure 3, les produits pâteux sont amenés par une trémie 11 sur une vis sans fin 12 entraînée en rotation par un moteur 13 dans un tube 14 qui se prolonge par un conduit 15 passant à travers la paroi de l'enceinte 1. Les produits pâteux tombent sur le bain 3. A la figure 4, les moyens d'alimentation en produits liquides sont constitués d'un conduit terminé par un brûleur 16. On tire parti ainsi du caractère éventuellement combustible du liquide à vitrifier pour le préchauffer. I1 est également possible de préchauffer les produits solides ou pâteux dans un dispositif de préchauffage préalable. Alors qu'à la figure 1, le trop-plein 6 est plus près de l'électrobrûleur 4 que de l'extrémité ouverte de l'enceinte 1, à la figure 5, il est plus près de l'extrémité ouverte de l'enceinte que de l'électrobruleur 4. En outre, le fond de l'enceinte du mode de réalisation de la figure 5 ménage deux poches 17, 18 séparées par un déversoir 19, le fond de la poche 18 la plus éloignée de l'électrobrûleur 4 étant plus bas que celui de l'autre poche 17. La position du trop-plein 6 et la présence de deux poches séparées par le déversoir 19 donne l'assurance que les produits solides ont le temps de fondre avant de tomber dans le bassin 7. Comme illustré à la figure 6, l'électrobrûleur se compose essentiellement de deux parties. D'une part, un brûleur à gaz 22 ayant un conduit d'alimentation en combustible 23 et un conduit d'alimentation en air 24 et, d'autre part, un dispositif d'apport d'énergie électrique comportant essentiellement deux électrodes 25, 26, entre lesquelles jaillit un arc 27 qui porte la température de la flamme issue du brûleur 22 à une valeur que l'on peut régler par un dispositif 21. REVENDICATIONS 1. Installation de vitrification de produits à point de fusion supérieur à 10000C, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte (1) en matériau réfractaire qui ménage, en partie basse, une poche (2) de réception d'un bain (3), dont la plus grande dimension (X-X') d'une extrémité à l'autre est horizontale et qui est ouverte à l'une des extrémités, tandis qu'un électrobrGleur (4) et monté à l'autre extrémité de manière à produire, dans l'enceinte (1), une flamme rayonnante, des moyens d'introduction (9) de produits dans l'enceinte (1) et un trop-plein (6) de débordement du bain (3). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la plus grande dimension de l'enceinte (I) est supérieure au double-de sa hauteur. 3. Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'introduction de produits dans l'enceinte (1) comprennent un trou (9) ménagé dans l'enceinte (I) et s'étendant suivant la plus grande dimension (X-X') de l'enceinte (1) sur une longueur inférieure au cinquième et, de préférence, au dixième de cette plus grande dimension (X-X'). 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la largeur du trou (9) représente moins des trois quarts de la plus grande dimension transversale de l'enceinte (1). 5. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le trop-plein (6) est plus près de l'électrobrûleur (4) que de l'extrémité ouverte de l'enceinte (1). 6. Installation suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le trop-plein (6) est plus loin de l'électrobruleur (4) que de l'extrémité ouverte de l'enceinte (1). 7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que l'enceinte (1) ménage deux poches (17, 18) séparées par un déversoir (19), le fond de la poche (18) la plus éloignée de l'électrobruleur étant plus bas que celui de l'autre poche (17). 8. Installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité ouverte de l'enceinte (1) comprend une partie (5) conique se rétrécissant vers l'extérieur de l'enceinte (1). 9. Procédé de vitrification de produits à point de fusion supérieur à 1000"C à l'aide d'une installation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à interrompre le fonctionnement de l'électrobrûleur pendant l'introduction des produits dans l'enceinte.