Brevet FR2710556A1 — publié le 19950407

Dans les usines de production d'aluminium par électrolyse, les mégots d'anodes usées et les anodes entières rebutées doivent être fragmentés en vue du recyclage des produits carbonés à l'atelier de fabrication d'anodes. Cette fragmentation consiste à réduire, soit des anodes entières rebutées d'un volume d'environ 0,6 m3 et d'un poids de l'ordre de 900 kg, soit des déchets recyclables dont les dimensions maximales sont d'environ 0,6 x 1,45 x 0,25 m et le poids de l'ordre de 300 kg en morceaux dont les dimensions sont inférieures à environ 30 mm. Ces produits contiennent des fragments de fonte, d'acier et d'aluminium. Par ailleurs, le revêtement des cuves d'électrolyse, qui est formé de produits carbonés et constitue la cathode, s'use et se détériore avec l'usage et il est nécessaire de les enlever périodiquement, par une opération appelée débrasquage, et de le remplacer par un revêtement neuf. Le débrasquage s'opère au moyen d'outils pneumatiques et donne des blocs de forte taille pouvant contenir des inclusions de métaux tels que le fer et l'aluminium. Ces blocs sont ensuite ramenés par différents moyens à une taille qui permet le passage à travers une grille à maille carrée de 400 mm environ. Les vieilles brasques sont réputées dangereuses parce qu'elles sont imprégnées de produits nocifs, notamment des fluorures et des cyanures, et elles doivent être traitées pour neutraliser ces produits. Les traitements connus, notamment ceux comportant une opération de calcination, exigent que la taille des produits traités soit de l'ordre de 2,5-3 mm au maximum. 1l est donc nécessaire d'effectuer un broyage des vieilles brasques pour les réduire à cette dimension. Jusqu'à ce jour, il n'existait pas d'installation pour le broyage des vieilles brasques parce que cellesì étaient mises en décharge; les nouvelles réglementations sur la pollution et la protection de l'environnement interdisent désormais cette solution. Les installations utilisées pour la fragmentation des mégots d'anodes et des anodes rebutées sont généralement constituées par 3 étages de concassage, un crible, 3 séparateurs magnétiques pour l'élimination des ferrailles en amont de chaque étage de concassage et des appareils de manutention assurant le transport des produits entre les différents étages de concassage et entre le dernier d'entre eux et le crible. L'un des buts de la présente invention est d'assurer cette fragmentation en deux étapes seulement pour réduire les frais d'investissement, de fonctionnement et d'entretien. Un autre but de l'invention est de permettre, moyennant l'addition d'un étage de fragmentation supplémentaire, d'utiliser la même installation pour le broyage des vieilles brasques, cette opération s'effectuant par campagnes. L'installation objet de la présente invention est caractérisée en ce qu'elle est constituée essentiellement par un concasseur à mâchoires et un broyeur autogène ou semi-autogène à décharge périphérique dont les ouvertures de sortie sont calibrées. De préférence, l'angle formé par les mâchoires du concasseur sera plus faible que celui d'un concasseur à mâchoires classique et inférieur à 20 ; cet angle réduit améliore les conditions de prise d'un produit réputé savonneux comme les anodes. Avantageusement, le broyeur autogène ou semi-autogène sera ventilé et la fraction fine produite par le broyage sera extraite par le courant d'air, à travers les ouvertures périphériques du broyeur, et/ou à travers une ouverture centrale prévue dans un fond du broyeur, et récupérée dans un filtre de dépoussiérage. Les corps imbroyables dont la taille est supérieure à la dimension des ouvertures de sortie du broyeur restent dans le broyeur et constituent une charge broyante qui s'ajoute éventuellement à celle des boulets; ils peuvent être éliminés périodiquement par un système semi-automatique de vidange propre à ce type de broyeur. Un séparateur magnétique pourra être placé en aval du broyeur pour éliminer les ferrailles ayant traversé les ouvertures de sortie. Un séparateur de métaux à courants de Foucault pourra également être disposé en aval du broyeur pour éliminer les autres déchets métalliques. Pour permettre le broyage des vieilles brasques, on complète l'installation par un crible, dont la maille correspond à la taille imposée par le traitement ultérieur de neutralisation des vieilles brasques, un broyeur vibrant à cône, des moyens pour transporter jusqu'au crible les produits sortant du broyeur autogène ou semi-autogène et des moyens pour alimenter le broyeur à cône vibrant avec les refus du crible. Le broyeur vibrant à cône est un broyeur dans lequel le cône ou la cuve est mis en vibrations, l'autre élément, cuve ou cône, du broyeur étant soit fixe soit mobile. Les broyeurs de ce type sont capables d'un rapport de réduction élevé par rapport aux broyeurs à cône classiques dont les mouvements du cône sont commandés par un excentrique. Pour ne pas polluer les produits carbonés recyclés par les produits nocifs provenant des vieilles brasques il sera avantageux d'utiliser un filtre différent pour chaque opération. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la leaure de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est le schéma d'une installation pour la fragmentation des mégots d'anodes et des anodes rebutées et pour le broyage des vieilles brasques conforme à l'invention; La figure 2 est une vue en coupe verticale du broyeur autogène utilisé dans l'installation; La figure 3 est une vue en coupe verticale du broyeur vibrant à cône utilisé dans l'installation. L'installation de la figure 1 est constituée essentiellement par un concasseur à mâchoires 10, un broyeur autogène 12, un crible 14, un broyeur vibrant à cône 16, un séparateur magnétique 18, un séparateur à courants de Foucault 19, deux filtres dépoussiéreurs 20 et 21, des transporteurs 22 et 24 et un élévateur 26. Le concasseur à mâchoires 10 présente l'originalité, par rapport aux concasseurs à mâchoires classiques d'avoir un angle de mâchoires a réduit (par exemple, 16 au lieu de 220), ce qui améliore les conditions de prise des anodes, produit réputé savonneux. Le concasseur 10 réduit les produits à fragmenter en blocs dont la dimension maximale n'excède pas 400 mm. Ces blocs sont transportés par le transporteur 22 jusqu'à l'entrée du broyeur 12. Le broyeur 12 est un broyeur autogène ou semi-autogène constitué par un tambour à axe horizontal dont le diamètre est nettement supérieur à la longueur. I1 comporte sur l'un de ses fonds une ouverture centrale dans laquelle débouche une goulotte d'alimentation 28; l'autre fond est plein. Les produits broyés sont évacués à travers des ouvertures 30 ménagées sur sa paroi, près du fond plein. Ces ouvertures sont munies de grilles dont la dimension des mailles détermine la taille maximale des produits broyés. On pourra, par exemple, obtenir un produit broyé dont pratiquement tous les morceaux auront des dimensions inférieures à 30 mm à partir des blocs de 400 mm alimentant le broyeur. Les ouvertures 30 sont entourées d'un carter annulaire fermé 32 qui est muni à sa base d'un sas 34 pour l'évacuation des produits broyés. Le carter 32 est relié à l'aspiration d'un ventilateur 36 à travers les filtres dépoussiéreurs 20 et 21. I1 est ainsi possible de mettre l'intérieur du broyeur en dépression et d'évacuer la fraction fine du produit broyé qui est récupérée dans les filtres 20 et 21. Le broyeur 12 est entraîné en rotation par un groupe moto-réducteur 38 accouplé au tambour par l'intermédiaire d'un bout d'arbre fixé au centre du fond plein et d'une allonge. En variante, une ouverture centrale pourrait aussi être prévue dans le fond du broyeur adjacent aux ouvertures périphériques et l'air balayant le broyeur et entraînant la fraction fine du produit broyé serait aspiré en partie à travers l'ouverture centrale et en partie à travers les ouvertures périphériques. Dans cette version, le broyeur serait entraîné en rotation par une couronne dentée fixée sur le corps du broyeur ou sur une fusée et associée à un pignon entraîné par un moteur à travers un réducteur de vitesse. Un système semi-automatique de vidange 40 permet d'éliminer périodiquement les imbroyés. Ce système est essentiellement constitué par une cuillère que l'on introduit dans le broyeur, par l'ouverture centrale, après avoir interrompu l'alimentation et évacué toute la matière broyable. Lorsque cette première partie de l'installation, qui vient d'être décrite, est utilisée pour la fragmentation des mégots d'anodes usées et d'anodes rebutées, les produits sortant du broyeur 12 par les ouvertures 30 sont évacués par le transporteur 24 et l'élévateur 26 et dirigés par un aiguillage 46 vers des silos de stockage 42 et 44. La seconde partie de l'installation est utilisée pour le broyage de vieilles brasques. Cette opération peut s'effectuer par campagnes de durées relativement courtes pouvant s'insérer facilement dans le plan de charge de l'installation normalement consacrée à la fragmentation des mégots d'anodes usées et des anodes rebutées. Pour cette opération, les vieilles brasques qui ont été préalablement fragmentées par le concasseur 10 en blocs de dimensions au plus égales à 400 mm, sont déchargées sur le transporteur 22 et introduites dans le broyeur 12. Les produits sortant du broyeur par les ouvertures 30 sont dirigés par l'aiguillage 46 vers le séparateur magnétique 18, qui en élimine les ferrailles, puis vers le séparateur à courants de Foucault 19, qui élimine les autres déchets métalliques, et stockés dans un silo 48. Un extracteur vibrant 50 placé sous le silo alimente le crible 14 qui est équipé d'une grille à mailles carrées de 3 mm de côté environ. Les produits passant à travers le crible sont amenés par une vis transporteuse 52 et un élévateur 54 à un silo 56. Les refus du crible sont envoyés dans une trémie 58 placée au-dessus du broyeur 16 et assurant une alimentation forcée de ce dernier. Le broyeur 16 représenté sur la figure 3 est constitué, comme les broyeurs à cône classiques, par un bâti 60 portant à sa partie supérieure une cuve 62 dans laquelle est fixée une pièce d'usure 64 en forme de tronc de cône creux, appelée concave, et par un cône 66 placé à l'intérieur du concave et reposant sur une surface sphérique dont le centre est situé sur l'axe du concave et qui permet au cône de tourner autour de son axe et d'effectuer un mouvement giratoire à l'intérieur du concave. Alors que dans les broyeurs à cône classiques, les mouvements du cône sont imposés par un excentrique, dans le broyeur à cône vibrant 16 ces mouvements sont provoqués par une masse excentrée 68 montée rotative sur la queue du cône et entraînée en rotation par un moteur 70. Le broyeur 16 a un rapport de réduction pouvant atteindre 20, nettement plus élevé que celui d'un broyeur à cône classique. I1 permet d'obtenir un produit broyé dont les grains ont pratiquement tous des dimensions inférieures à 3 mm à partir des morceaux de 0-30 mm provenant du broyeur 12. Dans certains cas, il peut cependant être utile de faire fonctionner le broyeur 16 en circuit fermé en renvoyant les produits broyés sur le crible 14 et en recyclant les refus. Cette seconde partie de l'installation, en particulier le broyeur 16, pourrait être mise en dépression pour éviter l'envol des poussières, et reliée à un filtre dépoussiéreur. Bien que dans l'exemple décrit ce soit le cône du broyeur qui est mis en vibrations au moyen d'une masse excentrée rotative, la dénomination broyeur vibrant à cône utilisée dans cette description englobe tous les broyeurs à cône dont l'un des éléments, cône ou cuve, ou les deux sont mis en vibrations par tout moyen appropné n'imposant pas une trajectoire prédéterminée audit élément. Pour les deux opérations de fragmentation des anodes et de broyage des vieilles brasques, on peut faire fonctionner le broyeur 12 en broyeur semi-autogène en ajoutant une faible charge de boulets ou autres corps broyants. Pour ne pas polluer les produits carbonés recyclés par les produits nocifs provenant des vieilles brasques, on utilise un filtre différent pour chaque opération, par exemple le filtre 20 pour la fragmentation des anodes rebutées et des mégots d'anodes et le filtre 21 pour le broyage des vieilles brasques; une vanne à deux voies 23 permet de mettre en service l'un ou l'autre filtre. Dans le même but, on procède de la manière suivante pour passer d'une opération à l'autre : on stoppe l'alimentation, on fait fonctionner le broyeur 12 à vide avec l'air de balayage pendant un certain temps pour nettoyer l'intérieur du broyeur, on vidange les imbroyables restant au moyen du dispositif 40 et on sélectionne le filtre adéquat. Il est bien entendu que toutes les modifications qui peuvent être apportées à la forme de réalisation décrite cidessus par la substitution de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour la fragmentation de produits carbonés recyclables et des rebuts d'une usine de production d'aluminium caractérisée en ce qu'elle est constituée essentiellement par un concasseur (10) et un broyeur autogène ou semi-autogène à décharge périphérique (12), dont les ouvertures de sortie (30) sont calibrées. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le concasseur (10) est un concasseur à mâchoires dont les mâchoires font entre elles un angle inférieur à 20 et de préférence égal à 160. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le broyeur (12) est ventilé et la fraction fine produite par le broyage est extraite par le courant d'air à travers les ouvertures périphériques (30) du broyeur, et/ou à travers une ouverture centrale prévue sur l'un des fonds du broyeur. 4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un système de vidange (40) est associé au broyeur (12) pour éliminer périodiquement les imbroyables. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un crible (14), un broyeur vibrant à cône (16), des moyens pour transporter jusqu'au crible les produits sortant du broyeur autogène ou semi-autogène (12) et des moyens pour alimenter le broyeur vibrant à cône avec les refus du crible. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour transporter jusqu'au crible (14) les produits sortant du broyeur vibrant à cône (16). 7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une trémie (58) qui assure une alimentation forcée du broyeur vibrant à cône (16). 8. Installation selon la revendication 3 ou l'une quelconque des revendications rattachée à la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte deux filtres (20 - 21) branchés en parallèle à la sortie de l'air du broyeur (12) et des moyens (23) pour utiliser sélectivement l'ou ou l'autre de ces filtres.