Brevet FR2773500A1 — publié le 19990716

La présente invention conceme deux dispositifs pour traiter de façon thermique ou plasmachimique, des particules solides en présence intime de l'énergie électrique dissipée dans un mélange de ces particules avec un gaz neutre ou réactif. II s'agit pour l'un, d'un dispositif tubulaire à passage de courant et pour l'autre, d'un dispositif à décharges électriques glissantes engendrées dans un mélange particules/gaz. Le fonctionnement de ces dispositifs est illustré par le préchauffage des poudres utilisées pour la projection thermique, r la projection thermique directe des poudres, la calcination oxydante d'un sable fin de fonderie et des granules d'un catalyseur, la calcination réductrice d'un alun, l'activation superficielle d'un granulat organique. L'opération de chauffage suivi éventuellement d'une transformation thermique et/ou chimique de poudres est très couramment utilisée. Elle peut être réalisée de mille et une façons un utilisant toutes sources de l'énergie. Celle qui est le mieux adaptée est l'énergie électrique dissipée dans des fours dits "électriques" basés sur le principe "ohmique" appelé également "effet de Joule". Plusieurs agencements et types de résistances ohmiques sont utilisés dans les fours d'un volume allant de quelques mm3 à plusieurs dizaines de m3. Pour des flux continus de poudres, on utilise des convoyeurs mécaniques, systèmes rotatifs, transporteurs pneumatiques ou autres basés sur les forces comme par exemple celle de gravitation. Une solution particulière est de chauffer un liquide ou gaz et ensuite réaliser un échange d'énergie entre un tel fluide et la poudre. Ainsi, un gaz peut, par exemple, être chauffé dans un arc électrique, une décharge couronne, celle alimentée par micro-ondes ou radiofréquences (RF) éclatant dans un gaz. Les dispositifs sont appelés "torches à plasma" ou *plasmatrons". C'est seulement à la sortie d'un jet de gaz très chaud et partiellement ionisé ("plasma) produit par ces torches qu'on injecte des poudres suspendues dans un gaz. Parfois, on laisse seulement "tomber" des poudres dans un plasma préalablement produit à partir d'un gaz dit "plasmagène". II existe également des solutions particulières où le mélange d'une poudre avec le gaz plasmagène froid est injecté dans un dispositif à plasma pour y être traité. Une autre solution trouvée dans la littérature est basée sur un lit fluidisé ou entraîné par un jet de plasma provenant d'un plasmatron (autrement appelé "jaillissant") ... En général, il n'y a pas de différence fondamentale entre un chauffage résistif et celui-ci par plasmas, car de toute façon l'énergie dissipée dans des arcs, décharges ou couronnes est également d'origine ohmique où la résistance est composée par un gaz partiellement ionisé. Nous ne donnons que trois exemples de réalisation de fours à résistance électrique pour traiter des poudres ou granulés en mouvement. Les deux premiers concement un chauffage de sables de fonderies, et le troisième est lié au traitement des granulés dans un tube résistif. Parmi les méthodes de traitement de solides fins, nous avons trouvé une réalisation pratique proposant l'usage indirect de l'énergie électrique. Elle est décrite par M. FIGUERAS et al. dans "Procédés électriques de régénération themmo-mécanique des sables de fonderie en lit fluidisé SUN SAND, Les Cahiers de l'lngénieur, Ni47, p. 3, mars 1993. Le sable (souillé par des résines phénoliques) sous forme d'un lit fluidisé est mis dans un récipient chauffé par des résistances immergées dans le lit ce qui permet la combustion lente des résines en présence d'un jet d'air de fluidisation. Les températures atteintes dans le lit sont relativement basses, car limitées par la température des éléments chauffants, ce qui entraîne un temps de traitement des particules de trois heures. Une autre limitation est le temps de vie trop court des thermoplongeurs électriques soumis à la fois à une haute température à l'intérieur de l'élément chauffant et au frottement érosif extérieur dû au sable en mouvement. Le second exemple de régénération de tels sables est donné dans un communiqué de J.E. GOODWILL et D.E. KLESSER sur "Infrared treatment of spent foundry sand", Int. Congress "Clean Technologies and Electrical Techniques for Pollution Abatement", 14-15.12.1993, Paris, p. 89. Dans cet exemple, on évoque un four plutôt classique chauffé par des résistances. Le four est chargé (910 kg) avec le sable pollué et parcouru par l'air chauffé jusqu'à 760"C pour brûler les résines pendant 1 heure. La consommation d'énergie électrique du procédé s'élève à environ 0,125 kWh par kg de sable dépollué. Le troisième exemple, le tube à passage direct de courant (TPC), est une technique récente. Ces premières applications industrielles datent de 1991. Dans un TPC, la chaleur est générée par l'effet Joule dans la masse même du tube où circule le fluide (gaz ou liquide) à chauffer. Dans son principe, cet appareil est un échangeur électricité-fluide. En effet, chacun de ces fluides s'écoule dans son milieu naturel r un tube pour le fluide à chauffer, un conducteur métallique (le tube) pour l'électricité. La transmission de la chaleur du tube vers le fluide s'effectue par l'intermédiaire d'une surface d'échange: la paroi inteme du tube. Le tube assure donc simutanément trois fonctions: guide hydraulique du fluide, résistance électrique et surface d'échange. Un seul dispositif TPC connu permettant un traitement thermique des solides (de granulométrie typique de diamètre 1 mm, longueur de 3 à 7 mm) à température élevée, est celui de société EURECAT en France. II utilise l'avancement des granulés dans un tube par le système à double moteur à balourds placés dans les colonnes élévatrices hélicoïdales vibrées. Le dispositif est constitué d'un fût central autour duquel est attachée de façon solidaire un TPC. La vibration qui ressemble à un vissementdévissement, a pour effet de faire décoller les particules dans le sens de l'ascension du tube. La disposition et l'angle d'inclinaison de ces moteurs permettent d'obtenir le mouvement faisant avancer les particules par une série de bonds successifs. Le fût est suspendu sur un poteau central via des amortisseurs en caoutchouc. Pour un ajustement de la vitesse de rotation des moteurs, ceux-ci sont pilotés par un variateur de fréquence. Le serpentin tubulaire est isolé électriquement du fût central par un système de fixation qui permet de transmettre les vibrations, et d'assurer la double fonction d'isolant thermique et électrique. La température maximale du serpentin est cependant limitée pour des raisons de résistance mécanique à 650"C. Les dimensions physiques de l'appareil (I'ordre de mètres) varient peu en raison de la nécessité de respecter certaines conditions géométriques pour que les granulés avancent. Par exemple, I'angle de montée du tube ne dépasse pas en général 4 et l'inclinaison de l'axe de rotation des moteurs par rapport à la verticale ne descend pas en dessous de 35 ; ces limites sont données par la nécessité de faire décoller les particules pour un avancement correct. Il est donc difficile (ou même impossible) de disposer d'un dispositif d'une petite taille. Les réalisations utilisant un traitement thermique des poudres par plasmas sont très nombreuses. L'application la plus importante est la projection des poudres utilisant les diverses plasmatrons. Une information complète sur ces techniques est donnée, entre autre, dans un Ivre de L. PAWLOWSKI sur "The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings", édité par John Willey and Sons, 1995, 414 pp. Voici plusieurs exemples (dans l'ordre chronologique) de traitement des poudres par plasmas: Une rotation assez rapide (300 - 1000 révolutions par minute) de la paroi extérieure d'un réacteur tubulaire à un seul arc posé dans son axe provoque, selon D. WHYMAN ["A Rotating Wall D.C. Plasma Fumace", J. Scient. Instrum., vol. 44, p. 525 (1967)], une augmentation de la section d'arc ce qui le rend apte à traiter des poudres qui autrement n'arrivent pas à pénétrer dans l'intérieur de la colonne très visqueuse d'arc. Cette idée est d'ailleurs basée sur les anciens travaux menés chez SIEMENS par R HOLM, A. von ENGEL et M. STEENBECK (1931), par R. FOITZIK (1940) et T. PETERS (1953). En 1968, W.M. GOLDBERG (Brevet USA Ni3404078) propose de placer des particules d'un conducteur électrique dans un lit fluidisé considéré comme une électrode et de passer un arc électrique entre ce lit et une autre électrode mise à la proximité du lit. Dans un Brevet Allemand N"2629508 cette invention est appliquée pour désulfurer des granules assez gros ( M. FOEX et al. ont envisagé en 1968 (Brevet Français N" 68.182839) un dispositif de production de deux ou plusieurs jets de plasma convergents, ce qui permet d'allumer un ou plusieurs arcs électriques coalescent au sein des écoulements pouvant contenir également une matière pulvérulente. Ainsi, les auteurs envisagent un traitement de poudres réfractaires (ou non) par injection de ces demières au sein d'un ou plusieurs jets de plasma. Un autre dispositif à plasma a été mis au point par C. BONET ["Contribution à l'étude théorique de l'évaporation d'une particule sphérique d'un matériau réfractaire dans un plasma thermique", thèse de doctorat d'état, Perpignan (1973)]. Il est constitué de trois électrodes reliées au réseau triphasé par l'intermédiaire d'un transformateur survolteur (380/750 V) et d'inductances pour la limitation de l'intensité (100 à 300 A). Chaque électrode est contenue dans un porte électrode réfrigéré. Un mouvement d'ensemble des trois éléments, inclinés à 600 par rapport à leur support fixe, permet l'amorçage des arcs par un court-circuit entre les électrodes. Le recul des porte-électrodes en position utilisation s'opère automatiquement dès l'amorçage. Les pointes des électrodes s'inscrivent alors sur un cercle de 10 cm de diamètre. Les électrodes sont des barreaux de graphite méché. Un système d'avance avec moteur pas à pas permet de compenser leur usure en cours de fonctionnement. Le gaz plasmagène (air) s'écoule dans un conduit annulaire autour des électrodes pour constituer un plasma d'arc expansé dans une cavité de 40 cm de diamètre et 80 cm de long refroidie par circulation d'eau. Un minerai y a été injecté pour étudier sa sphéroïdisation par A.C. MATHIEU rContribution à l'étude expérimentale et théorique de la sphéroïdisation de particules d'argile réfractaire dans un four à plasma", thèse de docteur ingénieur, Limoges (1979)]. Les particules arrivent dans le réacteur par une canne reliée à une vis sans fin. Un courant de gaz d'entrainement du solide peut être imposé dans la canne. De façon similaire par rapport au brevet de FOEX et al., un Brevet Français N" 74.21873 (1974) de A.L. MOSSE et al. revendique trois torches classiques à plasma d'arc d'une puissance totale allant jusqu'à 300 kW qui sont posées à 1200 chacune autour d'un axe de réacteur tubulaire. Un gaz porteur entraîne une poudre jusqu'à 30 kg/h) vers le centre de coalescence de trois jets de plasma afin qu'elle y soit traitée. Une rotation de la cathode d'un arc en face de son anode tubulaire immobile donne une situation propice au traitement des grains plus ou moins fins qui sont ainsi entraînés dans la colonne d'arc etlou à sa queue décadente formant un cône, voir J.K. TYLKO, Brevet Canadien N"957733 (1974). Son idée est réalisée par la société TETRONICS en Angleterre pour traiter (partiellement en vol) les poudres des divers minerais ou pour brûler des déchets carbonés à l'échelle de 1 MW. M.C.L. PATTERSON et al. sur "Application of a riadially coalesced plasma to extraction metallurgy" décrivent en 1987, dans un communiqué au Symp. "Pyrometall", p. 861, un réacteur à arcs électriques composé de 12 électrodes en graphite (chacune de 1 cm de diamètre) disposées symétriquement et à même hauteur autour de l'axe d'un réacteur cylindrique vertical. Une zone de hautes températures (1400"C) est formée par de multiples arcs stationnaires entre les électrodes. L'entretient de ces arcs, dont la puissance totale est d'environ 20 kW, demande d'ailleurs une alimentation compliquée en courant continu. Une charge ( 1 kg) de matière dure et granulée (7mu) peut y être chauffée, suspendue dans un lit fluidisé/jaillissant dans un flux (20 L/s) d'Argon, gaz onéreux. L'azote, étudié comme gaz porteur, s'est révélé très corrosif par rapport aux électrodes, surtout quand sa teneur dépasse 5 %. Aussi, un champ magnétique est nécessaire pour stabiliser la zone d'arcs parcourue par ce forte flux de gaz. La même configuration d'électrodes peut être également placée dans un flux de gaz moins rapide pour être utilisée comme réacteur "en vol" de particules de taille entre 0,1 et 2 mm à raison d'environ 15 g/min. II y a encore des tentatives anciennes pour faire agir un jet de plasma sortant une torche à plasma avec un lit jaillissant. La littérature du sujet ainsi qu'une étude propre sont présentées par G. FLAMANT dans son article sur "Hydrodynamics and Heat Transfer in a Plasma Spouted Bed Reactor", Plasma Chem. and Plasma Processing, vol. 10, p. 71 (1990). On y trouve que le jet de plasma entrant dans la structure abritant la poudre ne se mélange pas suffisamment bien avec la charge solide dans la direction radiale par rapport au jet. Le transfert de chaleur est alors insuffisant dans cette direction. Enfin, K. NODA et al. ["Plasma Treatment of Particles in a Fluidized Bed under Reduced Pressure", Kagaku Kogaku Ronbunshu, vol. 20, p. 21(1994)] proposent un réacteur à plasma généré par les microondes sous une très basse pression (100 Pa) directement dans un lit fluidisé composé d'un gaz (H2, Ar, 02, N2) et des particules fines (de 34 um à 1,03 mm). Tous ces dispositifs à plasma présentent une ou plusieurs difficultés comme: alimentations électriques compliquées et/ou à rendement insuffisant, pertes d'énergie à cause d'une nécessité de refroidir les électrodes d'arc, limitation de choix de gaz porteurs à cause de leur interaction avec les électrodes, interaction de la matière pulvérulente avec les électrodes (encrassement, empoisonnement, corrosion), pénétration insuffisante des graines dans le plasma et/ou températures trop hautes au centre de colonne de plasma provoquant une évaporation de la matière, trop grandes quantités de gaz porteur (froid !) pour transporter les poudres vers l'intérieur d'une colonne visqueuse de plasma ce qui provoque une perte d'énergie, r trop grandes tailles et masses de dispositifs, systèmes mécaniques de rotation rapide des électrodes ou des parois du réacteur, seules particules conductrices pouvant être traitées (arcs dans les lits de particules), champs magnétiques à interposer pour stabiliser la décharge "multiple", etc. Deux solutions ici proposées remédient à ces inconvénients: un dispositif tubulaire à passage de courant et un dispositif à décharges électriques glissantes engendrées dans un mélange solidefgaz. Dispositif tubulaire à passade direct de courant Dour traiter les Doudres Les particules d'une matière pulvérulente ou granulée, conductrice électrique ou non conductrice, peuvent être facilement chauffées et également converties thermiquement et/ou chimiquement dans un dispositif tubulaire à parois chaudes. Ces parois doivent être portées à une température au moins égale à la température finale voulue des particules et son gaz porteur (égale pour les deux constituants). Pour atteindre cette température, il faut encore que l'échange thermique entre les parois chauffant ce milieu biphasique en mouvement soit suffisant, d'où un temps de séjour minimal. Bien sûr, pour un flux continu de matière passant par le dispositif, il faut encore lui foumir une puissance électrique nécessaire à compenser le flux d'énergie (chaleur sensible et éventuellement l'enthalpie de conversion) emportée par le fluide sortant ainsi que la puissance perdue à travers l'isolation thennique du dispositif. L'invention que nous présentons ici permet de traiter des solides fins présentant une granulation de taille inférieure à 1 mm. D'après nos tests, de tels solides peuvent être directement mélangés avec un gaz ayant une fonction "porteur" ou "réactif' et introduits dans le dispositif tubulaire. Indifféremment par rapport à la position du dispositif (verticale, horizontale, inclinée), sa forme (tube droit, coudé, embobiné, etc. ...) ou ses dimensions (aussi les petites), ces grains de solides sont véhiculés à l'intérieur du tube. La principale condition est que leur diamètre intérieur soit au moins 4 fois supérieur à la plus grande cote des grains et que la vitesse linéaire du gaz traversant le tube soit partout supérieure à 1 m/s. Une autre condition est que la matière (le solide et/ou son gaz porteur ou encore les produits de conversions visées lors du traitement) traversant le dispositif ne réagisse pas avec le matériau du tube. Les exemples å-dessous présentent, de façon non limitative, les réalisations d'un tel traitement de solides. La figure 1 présente un appareil d'assez petite taille pour chauffer un flux de poudre. Pour éviter tout dépôt de la poudre dans le dispositif pour un débit de gaz porteur raisonnable, le tube /1/ en acier inoxydable est assez étroit (diamètre extérieur de 6 mm, intérieur de 4 mm). Pour une longueur totale du tube de 3 à 4 m, nous disposons ainsi d'une résistance ohmique suffisante pour alimenter ce tube directement à partir d'un transformateur /2/ abaisseur de tension. La puissance de ce transformateur (2 kVA) et ses sorties multiples de basse tension (de 10 à 50 V à partir de 230 V, 50 Hz au primaire) sont largement suffisantes pour couvrir un besoin énergétique du tube chauffant, ainsi que pour adapter la tension de sortie du transformateur à la résistance de charge (variant beaucoup avec la température du tube). Ce transformateur est du type "isolation" ce qui permet d'adapter librement une mise à terre d'un point voulu du circuit électrique, ceci pour une raison de sécurité. Le transformateur est alimenté au primaire par la tension réglable dans la gamme 0 - 230 V à partir d'un gradateur /3/. Le courant du circuit est contrôlé par un ampèremètre /4/. Les deux extrémités du tube sont attachées de façon galvanique aux points /5a/ et /5b/ du secondaire du transformateur par deux câbles électriques appropriés. Le tube est enroulé sur luimême et bien isolé thermiquement de l'extérieur par un feutre minéral /6/formant ainsi un four très compact (environ 1 litre) et très léger (moins de 2 kg) qui peut être placé directement près d'un point n/ de récupération de la matière ainsi traitée pour une raison ou une autre. Les enroulements successifs du tube sont isolés électriquement les uns des autres (quelques mm d'air suffisent) ceci pour éviter un court-circuit et pour assurer ainsi un passage uniforme du courant électrique dans toute la longueur du tube. L'alimentation en poudre et en gaz est effectuée par un doseur de poudre /8/. Dans notre cas, c'est un doseur typique pour la projection thermique. II est composé d'un réservoir de poudre d'un volume d'environ 1 litre, d'un système mécanique de dosage de poudre (une assiette tournante) et d'une entrée en continu /9/ d'un gaz froid (porteur ou réactif). Ce gaz se mélange avec la poudre de façon contrôlée aussi bien d'un point de vue du flux de la matière solide que celui du gaz. Le doseur /8/ étant étanche, tout mélange gaz/poudre sort de façon continue et sans pertes par l'ouverture /10/ liée au tube chauffant. Progressivement, le mélange traverse le tube où il s'échauffe (exemples 1 et 2) et subit éventuellement une conversion thermique et/ou une réaction chimique (exemples 3 à 5). Près de rextrémité 17/ du tube nous plaçons également un thermocouple /11/ intimement lié au tube pour se donner un moyen de lecture et de contrôle (éventuellement automatique) de la température finale d'échauffement, de traitement thermique et/ou chimique du mélange poudre/gaz. Ainsi, par un quelconque système de régulation, on peut assurer un niveau voulu et stabilisé de la température du mélange sortant. Des températures assez hautes ont pu être atteintes lors de nos premiers essais sans poudre (par exemple 880"C dans l'air à 12 I(n)/min pour seulement 40 A parcourant le tube) avec une possibilité d'augmenter ce courant jusqu'à 60 A. Ce résultat nous a donné une idée d'appliquer notre dispositif pour y réaliser également des réactions endothermiques ou pour faire démarrer (et éventuellement entretenir) des réactions faiblement exothermiques. Exemple 1 D'après un calcul, pour chauffer de 300 à 1000 K un mélange biphasique de la poudre 63 à 125 m d'AI203 (50 g/min) dans l'Azote (5 I(n)/min) on demanderait une puissance de chauffe de 0,66 kW pour le Al203 et seulement de 76 W pour le N2. Pendant nos premiers tests, le dispositif a donc été capable de préchauffer facilement jusqu'à 750"OC ce flux N2/A1203, la granulation du solide étant 0,16 mm. Ce même dispositif a également travaillé, de façon continue et sans aucun problème, avec d'autres gaz porteurs comme l'air,1'02,1'Ar, l'H2, le C02 ou le CH4. Quelques essais fructueux de préchauffage de différentes poudres de 22 prn à 1 mm ont été réalisés avec un aluminosilicate (les microsphères d'un zéolite, catalyseur FCC, 0,16 mm), le nickel (pureté 99,6 %, 0,21 mm), le Cr203 ( Ampérite 740.1", 22 à 45 um), le SiO2, (0,2 à 1 mm) et le SiC (0,16 à 0,20 mm). Exemple 2 Les plasmatrons déjà évoqués (ou certaines flammes) permettent d'obtenir des revêtements de métaux et de matériaux céramiques fondus et projetés sur une surface. L'ensemble de tels procédés s'appelle la projection thermique. Les matériaux à projeter sont, dans la plupart des cas, préparés initialement en forme de poudre. La poudre, ayant typiquement la taille de 25 à 100 ,um, est distribuée à un débit contrôlé à l'aide d'un distributeur de poudre, tel que décrit précédemment. La poudre suspendue dans le gaz porteur froid (à un débit typique de 5 à 10 litres par minute) est transportée dans un tuyau flexible vers un injecteur. L'injecteur est attaché à la torche de projection. La poudre est alors injectée dans un jet (une flamme chimique ou un plasma) à très haute température (jusqu'à 14 kK pour les plasmatrons) et à haute vitesse. Les particules de la poudre sont chauffées jusqu'à leur fusion partielle ou totale) et accélérées dans le jet. Par la suite, les particules s'écrasent sur le substrat et se solidifient en formant une couche de revêtement. Les propriétés des revêtements dépendent en partie d'un bon contact entre les grains dans la couche du revêtement. Ce contact est déterminé par l'état des particules à l'impact avec le substrat. Le bon contact est atteint si toutes particules sont fondues lors d'impact. L'état d'une particule à l'impact dépend d'abord de sa température initiale lors d'injection au jet et de sa taille. Cette température est ambiante dans tous les procédés utilisés actuellement. La taille des particules de projection est aussi limitée pour leur donner la possibilité d'être fondues. L'état de particule dépend également de la trajectoire de son déplacement dans le jet. La température maximale est à l'axe du jet et elle chute considérablement dans la direction radiale de ce jet. C'est pourquoi, une particule dont la trajectoire est éloignée du centre du jet ou une particule trop grande, est moins bien chauffée et elle peut tomber sur le substrat en étant solide ou seulement partiellement fondue. Pour éviter cet inconvénient, nous proposons un mini dispositif tubulaire pour préchauffer les poudres avant leur injection. Grâce à ce dispositif, les particules sont injectées en étant préalablement préchauffées et leur température initiale est bien plus élevée que la température ambiante. Ainsi, le chauffage de particules dans le jet devient moins dépendant de la trajectoire des particules dans le jet et de sa température. Grâce au préchauffage, la fraction de particules fondues dans celles qui tombent sur le substrat augmente. Le préchauffage des particules de poudre projetées peut alors améliorer les propriétés des revêtements projetés thermiquement. En plus, la taille des particules à projeter peut être plus grande, d'où l'intensification de la projection thermique. Le dispositif a été installé entre le distributeur de poudre et la torche à plasma 3MB (anode METCO 532). L'application du distributeur CASTOLIN-EUTECTIC étanche a permis de transporter et préchauffer la même poudre Cr203 (voir Exemple 1). La sortie du dispositif de préchauffage, voir le repère n/ sur la Fig. 1, a été liée à l'injecteur habituel de la torche mais d'une façon particulière qui permet un bon passage de courant électrique. Par contre, le passage de chaleur entre le tube et le corps du plasmatron est réduit. En effet, une des difficultés de la réalisation de l'invention reposait sur un risque de refroidissement du mélange gaz/poudre préchauffé, qui était ensuite exposé à l'injecteur froid (un tube métallique solidaire au corps du plasmatron bien refroidi par l'eau circulant pour protéger son anode). De plus, nous voulions mettre le point n/ au même potentiel (terre) que celui du corps de plasmatron, ceci pour la sécurité d'opération de la projection. Ce problème a été résolu. La projection a été effectuée avec les paramètres suivants: une distance de projection de 65 mm, une puissance électrique de 28 à 30 kW, un gaz plasmagène Ar + H2, un gaz porteur Ar. La couche de Cr203 a été projetée sur un rouleau d'acier du diamètre 30 mm sur 4 pistes de longueur d'environ 10 cm. Nous avons préalablement sablé la surface du rouleau avec un corindon de grade F60. Lors de la projection, le rouleau a tourné à 300 tours par minute alors que la vitesse de translation de la torche par rapport au rouleau était de 0,36 m/min. La température du mélange gazipoudre préchauffé a été mesurée à la sortie du dispositif de préchauffage avec un thermocouple K; elle était de 600"C. Les données concemant les tests ainsi que ses quelques résultats sont illustrés dans le Tableau 1. Tableau 1 Repère Epaisseur Nombre de Porosité (%) Dureté (HV) Préchauffage m I passages 1 130 6 2,5 1260 sans 2 150 6 0,9 1390 3 520 15 4,8 1740 sans 4 550 15 0,6 ~ 1200 Les résultats des essais (pour une puissance dérisoire de moins de 1 kW du dispositif tubulaire tandis que la puissance de la torche à plasma se situe à un niveau de 30 kW) permettent de montrer les avantages suivants grâce au dispositif de préchauffage. Ce préchauffage permet véritablement l'élévation de température nécessaire à la fusion des particules ce qui donne: un meilleur rendement de projection par l'application du dispositif de préchauffage de poudre (augmentation de l'épaisseur de la couche pour les mêmes conditions de projection) une porosité du revêtement inférieure à 1 %, alors que pour un revêtement d'oxyde de chrome destiné à la gravure laser, elle est de 4 à 5 %, la possibilité de réaliser des épaisseurs jusqu'à 0,5 mm, sans fissuration (on peut le constater sur les microphotographies des échantillons) tandis que sans préchauffage de la poudre cette fissuration de grosses couches est évidente, une bonne homogénéité de la couche obtenue avec l'assistance de préchauffage. Exemple 3 Le même dispositif tubulaire pour préchauffer des poudres peut être installé entre le même distributeur de poudres et une torche classique à flamme (CastoDyn DS 8000) utilisée pour la projection thermique. L'introduction de la poudre avec son gaz porteur se situe derrière la torche et en position axiale par rapport à la f fonte, acier ou aluminium. Ces sables sont agglomérés en y incorporant des liants organiques (comme résines phénoliques), d'où l'appellation "sables chimiques". Après la coulée et la solidification du métal, le moule est cassé. Des raisons économiques et/ou une législation déjà en vigueur visent à limiter la mise en décharge des sables ainsi pollués. Parmi des méthodes de traitement regénératif de sables pollués, nous avons déjà cité le procédé SUN SAND. La consommation d'énergie électrique du procédé pourrait cependant être diminuée. II faudrait pour cela éviter l'excès d'air de fluidisation et/ou utiliser l'air enrichi en l'oxygène pour accélérer l'oxydation des résines et/ou augmenter la température de traitement. Ceci raccourcirait le temps de traitement (3 h actuellement) pendant lequel une grosse partie d'énergie est perdue par les parois du réacteur. Nos travaux précédents (voir A. CZERNICHOWSKI et al., "Metody utylizacji odpadowych piaskow formierskich" 19th Int. Scientific Symp. of Students and Young Research Workers, Zielona Gora (Pologne), avril 1997, vol. 4: Mechanical Engineering, p. 51) ont déjà démontré qu'il est possible d'organiser une auto-combustion de certains sables fortement souillés par les résines phénoliques. Ce procédé demandait une étape de boulettage pour former des pastilles par un ajout d'un liant suivi d'un séchage et encore d'autres opérations. La combustion "stratifiée" de petites boulettes s'effectuait dans un mini-cubilot dans l'atmosphère d'oxygène. Nous avons donc eu une autre idée d'organiser, en une seule opération, la combustion assistée d'un tel sable fin pollué, sans boulettage préalable, en le mettant en flux continu et en présence d'un gaz porteur riche en oxygène dans le dispositif tubulaire, similaire à celui présenté déjà sur la Fig. 1. Dans nos tests avec un tube plus long (4 m) nous avons pris comme cible des particules très fines (10 à 100 pm) issues du dépoussiérage d'un sable régénéré par un broyage mécanique. Une telle fraction contient 13 % de résines partiellement décomposées et son incinération correcte par des moyens classiques pose de sérieux problèmes. Entre autres il s'agit de confiner les particules trop fines pendant un temps de séjour suffisant et à température élevée, ceci en présence d'air, afin que les réactions d'oxydation des polluants soient complètes. Trois gaz porteurs/réactifs (air atmosphérique, air enrichi à 45 % en oxygène et l'oxygène de qualité 95 %) ont été testés. La quantité d'énergie, ajoutée à cette incinération assistée électriquement dans notre dispositif de taille laboratoire, est minime, car elle vient seulement comme complément à la chaleur provenant de la combustion complète des résines. Les résines phénoliques peuvent être présentées sous la formule chimique [C7HSO]n et leur chaleur maximale de combustion est assez haute, d'environ 8,7 kWh/kg. En limitant la quantité du comburant juste au niveau ne dépassant pas sa quantité théorique (environ 1,7 m3(n)O2/kg) et en limitant encore la masse de l'azote (ballast quasi inutile dans notre procédé) nous arrivons à "allumer" la combustion rapide et quasi complète. L'apport électrique était très bas (ou même nul), même sans récupération de l'énergie qui pourtant sort emprisonnée dans les produits chauds. Cette consommation de l'énergie électrique sera encore beaucoup plus basse pour des réalisations industrielles quand les produits sortants l'échangeront, même partiellement, avec les produits entrants. Pour un flux de 1,0 kg/h de matière solide et 0,27 m3(n)/h d'oxygène 95 %, une autocombustion s'est établie après une courte période de préchauffage du tube par le courant électrique. Nous avons alors coupé l'alimentation électrique et diminué l'isolation thermique de l'appareil pour éviter une température trop élevée du tube. Le même phénomène a été observé quand un volume de 0,60 m3(nYh d'air enrichi à 45 % d'02 transportait le même flux de la poudre. Enfin, pour l'air atmosphérique à 1,4 m3(n)/h et toujours le même flux de la poudre, nous avons ajouté à peine 0,3 kW de chauffage résistif pour bien entretenir la combustion de la résine déposée sur les grains du sable. Le procédé peut donc s'adapter à la teneur en résines des sables à traiter, ce qui sera facile à gérer avec un chauffage électrique. Le débit et la qualité du comburant seront utilisés uniquement pour l'oxydation des résines. Cela aura des conséquences sur le rendement thermique et diminuera considérablement les coûts de traitement éventuel des rejets gazeux dans le cas de résines contenant d'autres polluants (comme le soufre). La nature des fines traitées (des grains minéraux englobés par une couche organique) est la même que celle d'autres substances comme des catalyseurs pétrochimiques désactivés ou autres résidus ... Leur traitement dans le dispositif ici décrit ne posera donc aucun problème. Exemple 5 Dans certains procédés de désulfuration industrielle des gaz ou des liquides, le produit final est un alun NH4AI(SO4)2-12H20 considéré comme déchet toxique à transformer éventuellement en un produit plus valable et/ou moins polluant. L'alun se présente sous la forme cristalline. Après une déshydratation complète (par une voie classique) nous disposons d'une poudre cristalline d'une granulation moyenne de 0,8 mm. Lors des essais dans un four classique, nous avons constaté pendant le chauffage de l'alun anhydre, qu'en aucun moment les produits de sa décomposition thermique ne présentent une phase liquide ou pâteuse. La réaction de calcination de l'alun progresse vers un mélange biphasique Al203 + S02 + S03 + N2 + H2O Malheureusement, nos tentatives d'effectuer une telle calcination dans notre dispositif tubulaire ont échoué, car la température finale devrait atteindre 1050C pour terminer la calcination. Une telle température peut être obtenue dans notre dispositif mais, dans l'atmosphère hautement corrosive le tube, bien qu'en acier spécial, ne tenait pas longtemps. Une autre idée nous est alors venue : essayer de calciner l'alun déjà anhydre sous une atmosphère réductrice de CH4 ou de gaz naturel, ceci pour obtenir une réduction in situ de l'oxyde de soufre en soufre élémentaire via une réaction visée: NH4AI(S04)2 + CH4 ) Al203 + S + CO2 + N2 + H20. (1) Cette réaction ne progresse malheureusement pas mais nous avons constaté un fat nouveau. Sous un excés de méthane, la calcination totale d'un flux de 1,0 kg/h de l'alun est achevée vers 650"C en donnant, comme produit final, un mélange biphasique composé principalement de Al203 + 502 + N2 + H20 et CH4 non transformé. Cette fois, à si basse température, le tube ne subit qu'une très faible corrosion. Nous pouvons donc envisager un processus nouveau de valorisation destructive de l'alun anhydre à deux étapes: 1) Calcination de l'alun sous atmosphère réductrice d'un hydrocarbure léger (comme méthane) effectuée "en vol" dans notre dispositif tubulaire à basse température suivie d'une séparation des gaz. 2) Réduction plasmachimique du mélange S02 + N2 + CH4vers le soufre élémentaire selon le procédé proposé par A. CZERNICHOWSKI et al. procédé de conversion des oxydes polluants de soufre et d'azote provenant d'effluents gazeux", Brevet Français N". 93.12860 (2698090). Pour une réalisation à plus grande échelle d'un dispositif tubulaire à traiter de poudres ou de granules (mais ceci n'est pas toujours demandé, voir les Exemples 2 et 3), il faudra mettre en place autour du tube les organes nécessaires au bon fonctionnement de l'appareil r un doseur (ou autre système) pour la mise en circulation du mélange biphasique gaz/solide à traiter, un transformateur, par exemple celui de Basse Tension (BT)/TBT (Très Basse Tension), pour adapter la tension d'alimentation à la résistance électrique (ce est-à dire le tube) et pour foumir la puissance nécessaire au système, un ensemble gradateur au primaire du transformateur pour moduler la puissance foumie au tube et à la matière qui le traverse, un régulateur qui, à partir de la mesure de température du mélange (et éventuellement d'autres paramètres), pilote l'ensemble. Avec une isoiation thermique performante, et compte tenu de l'efficacité du chauffage par tube à passage direct de courant, les consommations énergétiques en termes de kWh par kg de la matière solide traitée seront largement inférieures à un four classique (comme celui rotatif ou à lit fluidisé) à chauffage électrique indirect. Aussi, I'utilisation de soufflets dans une matière adaptée, suffiront à assurer une bonne étanchéité entre l'appareil (même de taille industrielle) et les systèmes en amont ou en aval, d'où l'importance de ce type de dispositif tubulaire pour traiter les substances toxiques. L'absence de systèmes mécaniques et de vibrations, ainsi que l'utilisation de composants électriques éprouvés, assureront la fiabilité de l'appareil à coût d'entretien réduit car sans pièces en mouvement. On peut envisager encore un soutirage des gaz à un point voulu d'un procédé. Par un changement de la section du tube et/ou l'épaisseur de ses parois et/ou par d'autres moyens très simples, on peut créer un véritable réacteur à multiples zones de chauffage, de maintien en température, de réaction et de refroidissement dans le même appareil. Le temps de séjour peut être réglé par une simple action sur le débit de gaz accompagnant le solide. Dans ce réacteur du type "piston parfait" toutes les particules subissent le même temps de séjour, permettant une qualité de traitement constante. Sans être exhaustives, d'autres applications peuvent encore être envisagées comme séchage, stérilisation, évaporation, réactions gaz/solides du type désorption, réactions catalysées, etc. Notre dispositif électrique n'a pratiquement pas d'inertie et sa régulation, comparée à celle d'un four classique, est aisée et instantanée. II offre donc de plus grandes possibilités de chauffage et de traitement des solides. II permet à la fois d'atteindre la température voulue et de conserver cette homogénéité des températures. La limite technologique est fixée par la tenue à la température des matériaux constituant le tube. Hors contraintes de corrosion et pour les tubes type acier, la limite de températures se situe vers 1100 C où il est possible de transférer, selon besoin, les densités de flux très élevées jusqu'à 350 W/cm2 et donc de diminuer la surface d'échange. Traitement thermique et DlasmachimiQue des solides à l'aide d'un dispositif basé sur les décharges alissantes Plusieurs types de réacteurs à décharges électriques glissantes peuvent être utilisés. Celui schématisé sur la Fig. 2 est un dispositif d'échelle laboratoire utilisé pour illustrer l'invention. Le réacteur à décharges glissantes /121 présente une enveloppe métallique ou céramique bien isolée thermiquement pour éviter les pertes inutiles d'énergie. Dans une telle enveloppe, on installe entre deux et six électrodes /13/ en tôle profilée d'acier inoxydable de 2 mm d'épaisseur (deux électrodes réparties symétriquement autour de l'axe de l'écoulement du fluide à traiter, sont seulement montrées sur la Fig. 2). Chacune des électrodes a une longueur de 10 cm et une largeur de 25 mm. Les électrodes délimitent un volume en forme de tuyère /14/ dans lequel des décharges électriques glissantes /15/ ont la possibilité de se développer. Ce réacteur contient une buse /16/de 1 à 6 mm de diamètre soufflant un débit contrôlé d'un gaz plasmagène, mélangé préalablement avec une quantité contrôlée de la matière solide granulée ou pulvérisée /10a/ dans l'espace /17/ entre les électrodes, disposées de manière à ce que le fluide circule le long de la partie centrale de ces électrodes exposées aux décharges. Les pieds /18/ d'accrochage des décharges, éclatant et préionisant le gaz à l'endroit /19/ où la distance entre les électrodes est la plus faible, glissent sur ces électrodes puis disparaissent à l'endroit /20/ proche de l'extrémité des électrodes pour réapparaître de nouveau à l'endroit initial. Le processus est séquentiel et on constate la durée de vie d'une décharge /15/ comprise entre 1 et 20 ms en fonction de la vitesse linéaire du fluide dans les zones /17/, /191/14/, /15/ et /20/ entre les électrodes 1131. Etant donné la température modérée ( Les décharges glissantes à l'intérieur du réacteur /12/ ou /23/sont alimentées par un système spécial de haute tension assurant à la fois une préionisation du milieu et ensuite un transfert de l'énergie électrique vers le plasma. La puissance électrique du réacteur utilisé pour les essais varie entre 0,2 et 0,6 kW sous 0,12 ou 0,25 A pour un débit de gaz de 0,3 à 0,6 m3(n)/h, tandis que le flux de la matière solide peut atteindre 6 kglh. Rien n'empêche cependant d'utiliser des puissances et/ou des débits plus importants pour des réacteurs de plus grosse taille. ExemPle 6 La position verticale du réacteur, telle qu'indiquée sur la Fig. 2, facilite un traitement "en vol" de particules solides de toutes tailles, compatibles à la canalisation transportant le mélange biphasique à l'entrée et à la sortie du réacteur et compatible à la plus petite distance entre les électrodes. Un long fonctionnement du réacteur a été testé (qualitativement) avec succès pour tous les solides évoqués dans l'Exemple 1, sauf le nickel. Un dépôt de cette demière poudre conductrice sur le couvercle /21/ a provoqué, assez rapidement, un court-circuit électrique entre les connexions /22/. Les décharges électriques ne sont pas perturbées par la présence de particules solides non conductrices (ou même conductrices à condition que le problème du dépôt évoqué soit résolu) qui peuvent ainsi être directement chauffées ou bien transformées thermiquement et/ou chimiquement. Une application semblable à celle décrite dans l'Exemple 2 ou 3 a également été testée. En associant au point /7a/ un tube court et bien isolé thermiquement, nous avons obtenu un dispositif "volumique" pour préchauffer jusqu'à 700"C quelques poudres de projection thermique (Al203 et Cr203). ExemDle 7 Un important fait nouveau a été observé lors d'une combustion des mélanges gazeux méthane/air assistée par les décharges glissantes. Dans le réacteur, tel que présenté sur la Fig. 2 mais avec seulement trois électrodes et complètement ouvert du côté opposé à la buse d'injection /16/ de diamètre intérieur 4 mm, nous avons introduit un mélange de 6 m3(n)/h de méthane avec 9 m3(n)/h d'air. Ce mélange sortant de la buse /16/ à une très haute vitesse n'a pu être allumé et la flamme pouvait apparaître et être entretenue seulement en présence de décharges glissantes. Ainsi, nous obtenions une flamme spectaculaire de plus de 50 cm de longueur. A chaque fois que nous coupions l'alimentation électrique, la flamme disparaissait et, malgré les électrodes encore rouges à l'instant de la coupure, la flamme n'apparaissait à nouveau qu'en présence de la décharge rétablie. Compte tenu du débit du méthane et sa combustion totale (ceci à la suite d'une aspiration de l'air ambiant qui apportait la quantité manquante de l'oxygène) la flamme présentait une puissance thermique d'environ 60 kW. Pour éveiller et stabiliser cette puissance, il suffisait seulement d'ajouter une décharge électrique présentant à peine 0,5 kW r Cette découverte, concernant un dispositif à décharges glissantes stabilisant les flammes sans un apport notable d'énergie électrique (ce qui est donc contraire au principe d'un électrobrûleur!) peut alors avoir des applications multiples. Nous présentons ici l'une d'elles: I'assistance électrique à la projection thermique des poudres par des torches à flamme chimique. Comme ceci a déjà été évoqué, pour avoir un bon résultat de projection, les grains de la poudre doivent être fondus et accélérés jusqu'à une grande vitesse avant de tomber sur une surface de projection. Une stabilisation électrique de la flamme permet alors d'élargir les fourchettes de paramètres de son bon fonctionnement telles que : le rapport et la nature du comburant et du combustible, la vitesse initiale du mélange entrant dans la torche ou celle des gaz séparés y entrant, les débits de ces gaz, le(s) diamètre(s) de buse(s) entrant et/ou sortant, la température initiale des gaz entrants, la concentration des particules présentes dans les gaz, etc. Une autre idée nous est venue à l'esprit: appliquer le dispositif tubulaire pour préchauffer un ou deux gaz portant la poudre de projection et entrant dans la torche à flamme chimique et, en même temps, appliquer les décharges électriques glissantes pour entretenir cette flamme. Nous avons effectué quelques tests pratiques avec la poudre A1203 portée dans l'air (I'autre gaz étant le méthane) et la poudre SiC portée dans le méthane (I'autre gaz étant l'air). Ces tests ont pleinement confirmé la faisabilité d'un tel double procédé d'assistance électrique à la projection thermique des poudres. Exemple 8 A la même position verticale du réacteur, nous avons testé l'incinération superficielle "en vol" des résines présentes sur les particules fines décrites dans l'Exemple 4. Pour un flux de 0,72 kgth du solide et 0,78 m3(n)th de l'oxygène 45 %, nous observons un nettoyage d'environ 80 % de la quantité initiale du polluant résineux, ceci après que la gamiture réfractaire du réacteur se soit réchauffée vers 800"C. II est donc faisable de traiter la matière pulvérulente qui traverse le réacteur en un seul passage des grains par la zone de décharges électriques. Un tel bon fonctionnement de l'opération peut s'expliquer par une activation extrême du milieu par les décharges électriques non stationnaires, produisant un plasma hors équilibre thermodynamique caractérisé, entre autre, par une apparition des espèces radicalaires très activées du type O2" qui participent alors dans des chaines réactionnelles violentes d'oxydation non conventionnelle. Exemple 9 Une position inversée du réacteur de la Fig. 2 par rapport à la position présentée sur cette figure (la buse d'injection /16/ se trouve en bas du réacteur) s'est avérée possible pour son bon fonctionnement. C'est alors que nous avons transformé le réacteur en un réacteur à lit fluidisé. La figure 3 présente schématiquement une telle réalisation pour un lit de particules ayant une taille allant jusqu'à 7 mm. L'introduction /10a/ d'un mélange gaz/particules froid ou déjà préchauffé par un autre procédé se trouve en bas du réacteur /23/, celui-ci fabriqué avec un réfractaire et isolant électrique /24/. Un autre chargement (latéral) de particules est également possible. L'élément /25/ sous forme d'une grille sert pour former un lit fluidisé. Toutes sortes de particules peuvent y être injectées, de préférence non conductrices électriques, pour éviter des courts circuits au niveau de connexions intérieures de haute tension (voir la Fig. 2, repère /22/). La position du réacteur facilite cette fois un traitement plus long de particules solides de toutes tailles, compatibles avec la plus petite distance entre les électrodes. Le bon fonctionnement du réacteur a été testé (et prouvé) avec l'air pour un gros sable ordinaire ( 1 mm) et le riz. Ce demier corps servait comme un modèle du traitement plasmachimique surfacique "à froid" et sous pression atmosphérique. Pour un débit suffisamment grand et une puissance électrique réduite, la décharge électrique glissante se présentait sous forme d'une flamme électrique brillante, mais apparemment froide, d'après nos tests avec une feuille de papier mise dans la décharge dans l'air seul. Dans ces conditions, les grains du riz ne présentaient que de faibles brûlures, même après quelques minutes de séjour dans ce lit fluidisé parcouru par les décharges transversales formant la "flamme". nous démontrons ainsi la faisabilité d'une activation plasmachimique de surface de corps granulés, mis en contact avec la décharge glissante développée dans le lit fluidisé contenant ces granules, même assez fragiles. ExemPle 10 La figure 4 propose un schéma particulier d'alimentation en mélange gaz/particules pour un réacteur /26/ à lit jaillissant entre trois électrodes principales /13/, disposées symétriquement à 1200 par rapport à l'axe du réacteur. Le corps du réacteur est également réalisé dans une matière /24/ réfractaire et non conductrice. Le mélange à traiter est introduit par un injecteur Oa/ composé d'un tube /27/ à encoches 127au. Ce tube (isolant électrique) est muni d'un système /28/ à trous permettant à la fois le centrage d'une électrode /29/ et le passage du mélange à traiter. L'électrode /29/ en bâton métallique fin sert à allumer la décharge électrique principale entre les trois électrodes /13/ de puissance amenée par trois connections /22/. L'alimentation électrique pour cette configuration d'électrodes peut être celle décrite par T. JANOWSKI et H.D. STRYCZEWSKA dans "Procédé et dispositif d'alimentation électrique d'un générateur de plasma", Brevet Français N" 94.09818. Grâce à la position verticale du réacteur, sa buse d'injection du gaz et sa sortie, il s'est avéré possible d'installer un lit jaillissant composé d'assez gros granules d'un catalyseur désactivé par le coke et des composés soufrés. Quelques 40 g de ces granules noirs (diamètre 1 mm, longueur 6 mm) ont été chargés dans le réacteur et traités dans l'oxygène 95 % pendant 10 min. Cette fois, à une température élevée (car la puissance électrique foumie était de 0,8 kW), nous avons constaté un emballement d'une réaction exothermique d'oxydation du dépôt et un changement de la couleur de granules devenus verdâtres. Ces granules peuvent donc représenter un modèle du traitement oxydant des particules d'une matière quelconque. L'oxydation est assistée par plasma actif (hors équilibre) d'une décharge électrique dont les pieds d'attachement glissent sur les électrodes parallèles par rapport au jet de particules, mais le canal de décharge est plutôt transversal par rapport à ce jet. Exemple 11 Pendant un test, le même alun anhydre (voir l'Exemple 5) porté par le gaz naturel provenant du réseau gazier, a été introduit dans le dispositif de la Fig. 4 par l'injecteur /iota/. La bonne proportion de gaz/solide a été choisie pour assurer en même temps le transport pneumatique du solide (le même doseur de la poudre que décrit auparavant) et aussi une stoechiométrie de la réaction (1). Nous avons cependant triplé la proportion théorique, qui est de 106,4 I(n) CH4 par kg d'alun, pour assurer un excés suffisant du réducteur. Dans un filtre installé à la sortie du réacteur, nous avons recueilli un produit solide contenant un mélange de grains d'Ah03, de produits d'une décomposition partielle de l'alun et aussi de l'alun non transformé. Ce produit jaune contient également du soufre élémentaire, ce qui fat preuve de la faisabilité d'un procédé de réduction valorisante de l'alun en une seule étape. En conclusion, nous soulignons la facilité de réalisation de procédés nouveaux de préchauffage, ou de traitement oxydant, ou réducteur, ou encore d'activation d'une matière solide granulée ou sous forme d'une poudre. Nous avons également découvert qu'en englobant un flux très rapide d'un combustible mélangé avec un comburant par des décharges électriques glissantes, nous pouvons entretenir une flamme chimique qui, autrement, ne pouvait pas être en place pour diverses raisons. Cela nous permet de piloter des flammes à grande vitesse pour réaliser un procédé de chauffage performant des poudres lors d'une projection thermique. Toutes ces opérations sont effectuées dans un réacteur à décharges électriques glissantes sur les électrodes parallèles au flux de la matière solide transportée par un gaz neutre ou réactif. Les points d'attachement de la décharge se déplacent dans la direction du flux rapide biphasique gaz/solide avec toutefois, une vitesse inférieure à celle du flux. Tout ceci améliore un brassage entre la décharge transversale par rapport au flux et le flux même. L'ambiance hors équilibre thermodynamique, une forte dissipation locale d'énergie, des gradients très forts de vitesses et de densités d'énergie (car on ne peut pas attribuer à la décharge une température au sens thermodynamique), la présence des espèces très actives au sein de la décharge et dans une zone de post-décharge - tout cela provoque une intensification des processus thermiques et chimiques ajoutant leur énergétique à la dissipation électrique. Nous nous trouvons ainsi en face de nouveaux réacteurs thermiques et plasmachimiques dans lesquels, par assistance électrique bien organisée, nous pouvons effectuer facilement de multiples traitements thermiques, chimiques, plasmatiques et leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1) Dispositif tubulaire pour chauffer ou transformer, thermiquement et/ou chimiquement, un constituant au moins d'un mélange biphasique d'un gaz avec un solide granulé ou pulvérulent, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi tubulaire métallique étanche par rapport à l'environnement du dispositif, la paroi étant traversée, de façon longitudinale et en toute sa section droite, par un courant électrique réglable, ayant une intensité suffisante pour augmenter sa température grâce à une dissipation ohmique de l'énergie électrique dans la paroi, ce qui permet de transmettre de l'énergie dissipée dans la paroi vers l'intérieur du dispositif, lui-même étant en même temps parcouru. en toute sa longueur et grâce à des moyens uniquement pneumatiques, par le mélange biphasique qui entre et qui sorte du dispositif de façon continue. 2) Dispositif à plasma pour chauffer ou transformer, thermiquement et/ou chimiquement, un constituant au moins d'un mélange biphasique d'un gaz avec un solide granulé ou pulvérulent, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi étanche par rapport à l'environnement et, dans son intérieur, d'au moins deux électrodes entre lesquelles éclatent des décharges électriques qui glissent sur ces électrodes et qui transmettent de l'énergie dissipée dans les décharges vers l'intérieur du dispositif, lui-même étant en même temps parcouru, de façon transversale par rapport aux décharges, par un flux du mélange qui entre et qui sorte du dispositif, de façon continue, par des ouvertures d'entrée et de sortie. 3) Procédé d'allumage et de stabilisation des flammes selon la revendication 2 caractérisé en ce que le mélange à transformer comporte un mélange d'un gaz combustible et d'un gaz comburant sans la présence des particules solides et que la transformation du mélange gazeux consiste à sa combustion totale ou partielle entretenue par les décharges électriques glissantes transversales par rapport à la direction du flux du mélange gazeux, décharges sans lesquelles la combustion n'est pas possible à cause d'une vitesse trop importante de propagation du mélange gazeux. 4) Procédé de chauffage d'un gaz neutre ou de chauffage et d'une conversion chimique d'un gaz réactif par rapport au solide en contact avec un tel gaz, caractérisé en ce que le gaz neutre ou réactif, I'un et l'autre portant un solide granulé ou pulvérulent, traverse un des dispositifs selon la revendication 1 ou 2, étant donné que le gaz neutre ou réactif est composé d'un seul gaz pur ou d'un mélange quelconque des gaz. 5) Procédé de chauffage simple ou de chauffage provoquant une transformation thermique d'une matière solide granulée ou pulvérulente neutre par rapport au gaz en contact avec elle, ou de chauffage et conversion chimique d'une telle matière réactive par rapport au gaz en contact avec elle, caractérisé en ce que la matière neutre ou réactive, portée par le gaz, traverse un des dispositifs selon la revendication 1 ou 2, étant donné que la matière neutre ou réactive est composée d'un seul corps pur ou d'un mélange quelconque, homogène ou non homogène, des corps solides. 6) Procédé de traitement dépolluant des sables de fonderie ou des granules de catalyseurs ou de toute autre matière inorganique, ayant la granulation au-dessous de 7 mm et souillée par un dépôt contenant le carbone et/ou ses composés organiques, caractérisé en ce qu'une telle matière solide traverse un des dispositifs selon la revendication 1 ou 2 et que cette matière soit portée par un gaz contenant au moins 20 % volumique d'oxygène, ce qui provoque une oxydation totale ou partielle du dépôt carboné. 7) Procédé de calcination partiellement réductrice de l'alun anhydre NH4Al(SO4)2 sous forme pulvérulente, caractérisé en ce que l'alun porté par un gaz réducteur, comme méthane, traverse le dispositif selon la revendication 1 où l'alun est décomposé en Al203, N2, H20 et S02. 8) Procédé de calcination réductrice de l'alun anhydre NH4AI(SO4)2 sous forme pulvérulente, caractérisé en ce que l'alun porté par un gaz réducteur, comme méthane, traverse le dispositif selon la revendication 2 où l'alun est décomposé en Al203, N2, H20 et soufre élémentaire. 9) Procédé de réduction de l'oxyde de soufre caractérisé en ce qu'un flux biphasique contenant au moins 20 % SO2 en volume, un gaz réducteur comme méthane et un solide granulé minérale comme la poudre Al203, ce flux traversant le dispositif selon la revendication 2 où l'oxyde de soufre est partiellement ou totalement réduit jusqu'au soufre élémentaire. 10) Procédé de préchauffage des poudres de projection thermique caractérisé en ce qu'un mélange biphasique, composé d'un gaz porteur selon la revendication 4 avec une poudre selon la revendication 5, traverse tout d'abord un des dispositifs selon la revendication I ou 2 où tout le mélange atteint une température ne dépassant Il 000C, avant d'être immédiatement injecté dans un quelconque dispositif de projection thermique des poudres. 11) Procédé de projection de poudres caractérisé en ce qu'un mélange biphasique, composé d'un gaz porteur selon la revendication 4 avec une poudre selon la revendication 5, traverse un des dispositifs selon la revendication 1 ou 2 où tout le mélange atteint une température et une vitesse suffisantes pour la projection des poudres en l'absence d'un quelconque autre dispositif de projection classique des poudres, afin que ce mélange puisse donc être immédiatement projeté sur une quelconque surface pour y former un revêtement. 12) Procédé de préchauffage et de projection thermique des poudres caractérisé en ce qu'un mélange d'un gaz porteur avec une poudre de projection traverse tout d'abord le dispositif selon la revendication 1 où le mélange est préchauffé, après quoi il entre immédiatement dans le dispositif selon la revendication 2 où ce mélange atteint une température et une vitesse propices à la projection des poudres en absence d'un quelconque autre dispositif de projection classique des poudres, afin que ce mélange puisse donc être immédiatement projeté sur une quelconque surface pour y former un revêtement. 13) Procédé de préchauffage et de projection thermique des poudres selon la revendication 12 caractérisé en ce que le gaz, portant une poudre de projection et traversant le dispositif selon la revendication 1, comporte un combustible ou un comburant et que ce mélange ainsi préchauffé entre immédiatement dans le dispositif selon la revendication 2 où il est mélangé avec l'autre gaz d'un couple comburant/combustible pour y former une flamme chimique, dont la combustion est assistée par les décharges glissantes du dispositif selon la revendication 2 où tout le mélange atteint une température et une vitesse suffisantes pour la projection des poudres en l'absence d'un quelconque autre dispositif de projection classique des poudres, afin que ce mélange puisse donc être immédiatement projeté sur une quelconque surface pour y former un revêtement. 14) Procédé de transformation thermique et/ou chimique d'un mélange composé d'un solide granulé ou pulvérulent avec un gaz neutre ou réactif, caractérisé en ce que le mélange traverse tout d'abord le dispositif selon la revendication 1 où il est préchauffé et partiellement converti, après quoi il traverse immédiatement le dispositif selon la revendication 2 où ce mélange subit une conversion plus avancée thermique et/ou plasmachimique. 15) Procédé d'activation superficielle des poudres et des granulés caractérisé en ce qu'un mélange composé d'un solide granulé ou pulvérulent avec un gaz neutre ou réactif traverse le dispositif selon la revendication 2 où cette matière solide contactée avec le plasma de décharges électriques froides subit une action de conversion superficielle.