Brevet FR2778651A1 — publié le 19991119

PROCEDE DE TRANSFORMATION DU SULFATE DE FER HEPTAHYDRATE EN SULFATE DE FER MONOHYDRATE DIT " SEMOULE " La présente invention concerne un procédé et une installation permettant de transformer du sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté. Le sulfate de fer monohydraté qui est obtenu par déshydratation du sulfate de fer heptahydraté est utilisé, dans l'industrie, comme oligo- élément pour l'alimentation animale. Il est connu de déshydrater le sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté par action d'un courant d'air chaud. Le document DE 1 946 799 notamment, propose un procédé amélioré dans lequel des fines de sulfate de fer monohydraté sont mélangées au sulfate de fer heptahydraté à traiter. Ces fines de sulfate de fer monohydraté favorisent la déshydratation du sulfate de fer heptahydraté en agissant comme un agent anti-mottant; en effet, le sulfate de fer heptahydraté du fait de son fort taux d'humidité superficielle, se présente sous la forme de flocons plus ou moins collants ayant tendance à s'agglutiner et à former ainsi des grumeaux difficiles à déshydrater; I'addition de fines de sulfate de fer monohydraté forme avec le sulfate de fer heptahydraté un mélange fluide sans grumeaux plus facile à déshydrater. Ce document enseigne en particulier de réaliser un mélange de sulfate de fer heptahydraté et de fines de sulfate de fer monohydraté dont la quantité de fines de sulfate de fer représente entre 50 % et 100% de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à déshydrater. Une telle proportion de fines de sulfate de fer monohydraté permet effectivement d'améliorer la déshydratation du sulfate de fer heptahydraté mais ne permet pas d'obtenir du sulfate de fer monohydraté ayant une granulométrie appropriée aux besoins de l'industrie. En effet, d'un point de vue industriel, il s'avère que la granulométrie du sulfate de fer monohydraté obtenu détermine l'efficacité 2 2778651 de ce dernier lors de son utilisation et est donc extrêmement importante. L'industrie réclame en effet du sulfate de fer monohydraté dit "semoule", c'est-à-dire se présentant sous la forme de particules ou grains ayant un diamètre moyen compris entre 150pm et 800pm. Or, lorsque la proportion de fines sulfate de fer monohydraté mélangées au sulfate de fer heptahydraté à traiter est trop importante, comme par exemple celle décrite dans le document précité, la granulométrie du sulfate de fer monohydraté obtenu n'est pas adaptée aux nécessités industrielles. En effet, les fines de sulfate de fer monohydraté demeurent en grande quantité dans le sulfate de fer monohydraté obtenu, diminuant ainsi le diamètre moyen de produit déshydraté obtenu. L'élimination de cette grande quantité de fines réduit le rendement en sulfate de fer monohydraté effectivement utilisable dans l'industrie. Le but de la présente invention est de fournir un procédé de déshydratation du sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté qui permet d'obtenir un rendement satisfaisant en sulfate de fer monohydraté présentant une granulométrie adaptée aux besoins de l'industrie. Ce but est atteint au moyen d'un procédé de transformation de sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté qui comprend une étape de déshydratation du sulfate de fer heptahydraté par circulation d'air chaud; le mélange initial à traiter contenant du sulfate de fer heptahydraté à transformer et des fines de sulfate de fer monohydraté. De façon caractéristique, selon l'invention, le mélange initial contient une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté qui représente sensiblement de 2% à 25% en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à transformer. En effet, il s'avère que lorsque la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté mélangées au sulfate de fer heptahydraté à traiter est sensiblement comprise entre les deux valeurs précitées, on obtient du sulfate de fer monohydraté dit "semoule", c'est-à-dire présentant une granulométrie adaptée à l'utilisation du sulfate de fer monohydraté dans I'industrie. Selon une variante préférée du procédé de l'invention, le mélange initial contient une quantité de fines de sulfate de fer qui représente sensiblement 18 % en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à transformer. Cette variante préférée présente plusieurs avantages qui seront détaillés ultérieurement. Selon une variante, le procédé de l'invention comprend également, après l'étape de déshydratation, une étape de refroidissement qui permet d'éviter la reprise en masse du sulfate de fer monohydraté obtenu lors de l'étape de déshydratation. Les fines de sulfate de fer monohydraté ajoutées peuvent, selon l'invention provenir d'une source externe, c'est-à-dire, être notamment produites sur un autre site ou par un procédé différent de celui de la présente invention. Néanmoins, selon un mode de réalisation préféré, les fines de sulfate de fer monohydraté qui sont mélangées au sulfate de fer heptahydraté à transformer contiennent au moins en partie des fines de sulfate de fer monohydraté qui ont été récupérées à l'issue de l'étape de déshydratation. Selon la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté produites lors de l'étape de déshydratation, les fines de sulfate de fer monohydraté récupérées peuvent, en régime continu, suffirent pour la préparation du mélange initial à traiter. Selon une autre variante, les fines de sulfate de fer monohydraté mélangées au mélange initial peuvent également comprendre des fines de sulfate de fer monohydraté qui ont été récupérées à l'issue de l'étape de refroidissement. En régime permanent, si la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté récupérées est suffisante, la préparation du mélange initial peut être réalisée à partie de ces seules fines mélangées au sulfate de fer heptahydraté à traiter. Selon un mode de réalisation, on ajoute également des granulés de sulfate de fer monohydraté au mélange initial. On désigne par le terme "granulés de sulfate de fer monohydraté", des fines de sulfates de fer agglomérées, par pression, par mouillage ou par toute autre méthode permettant d'agglomérer des poudres. De préférence, selon l'invention, 4 2778651 les granulés sont obtenus par mouillage de fines de sulfate de fer monohydraté. Selon l'invention, la provenance de ces granulés de sulfate de fer monohydraté n'est pas limitée. Néanmoins, de préférence, ces granulés de sulfate de fer monohydraté sont obtenus par agglomération de fines de sulfate de fer monohydraté qui sont récupérées à l'issue de l'étape de déshydratation et/ou de fines de sulfate de fer monohydraté qui sont récupérées à l'issue de l'étape de refroidissement. Ces granulés de sulfate de fer monohydraté ayant une certaine humidité superficielle, ils peuvent facilement s'agglomérer avec le sulfate de fer monohydraté formé ou avec le sulfate de fer heptahydraté sans nuire à la déshydratation de ce dernier. Dans les deux cas, il est ainsi possible d'obtenir à l'issue du procédé de l'invention, du sulfate de fer monohydraté se présentant sous la forme " semoule ". Cependant, de préférence, les granulés de sulfate de fer monohydraté qui sont ajoutés ont un diamètre moyen compris entre pm et 800 pm ce qui permet de limiter la formation de fines de sulfates de fer monohydraté par abrasion des granulés. De préférence, la température de l'air lors de l'étape de déshydratation est comprise entre 300 C et 600 C et de préférence égale ou sensiblement égale à 300 C. Une telle température permet en effet de déshydrater efficacement le sulfate de fer heptahydraté sans aucune dégradation thermique. La présente invention concerne également un dispositif de transformation de sulfate de fer heptahydraté qui comprend des moyens de déshydratation du sulfate de fer heptahydraté par circulation d'air chaud, des moyens d'introduction du sulfate de fer heptahydraté à traiter dans les moyens de déshydratation et des moyens d'introduction de fines de sulfate de fer monohydraté dans les moyens de déshydratation. De façon caractéristique, ce dispositif comprend également des moyens d'agglomération de fines de sulfate de fer monohydraté en granulés de sulfate de fer monohydraté et des moyens d'introduction de ces granulés dans les moyens de déshydratation. 2778651 La présente invention sera mieux comprise et ses différents avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de la présente invention et qui fait référence aux figures sur lesquelles: - la figure 1 représente un mode de réalisation préféré du dispositif de la présente invention; - la figure 2 représente une coupe selon l'axe 2 du mode de réalisation préféré des moyens de déshydratation qui est représenté sur la figure 1; - la figure 3 représente une coupe selon l'axe 3 du mode de réalisation préféré des moyens de déshydratation qui est représenté sur la figure 1; - la figure 4 représente une coupe selon l'axe 4 du mode de réalisation préféré des moyens de déshydratation qui est représenté sur la figure 1; En référence à la figure 1, le mode de réalisation préféré du dispositif de la présente invention comporte une première partie A qui comprend des moyens d'introduction du sulfate de fer heptahydraté à déshydrater et des fines de sulfate de fer monohydraté dans les moyens de déshydratation, une seconde partie B, qui comprend les moyens de déshydratation à proprement parler et une troisième partie C qui constitue les moyens de refroidissement du mélange traité. En référence à la figure 1, la première partie A du dispositif de l'invention va maintenant être décrite. Le sulfate de fer heptahydraté mélangé à des fines de sulfate de fer monohydraté est introduit dans une trémie 1 puis acheminé vers un émotteur 2 o les amas sont concassés. Après concassage dans l'émotteur 2, le mélange initial composé de sulfate de fer heptahydraté et d'une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté représentant entre 2% et 25% en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à déshydrater tombe sur un tapis roulant 3 et est ainsi acheminé jusqu'à un élévateur à godets 4. L'élévateur à godets 4 introduit ce mélange initial dans une vis transversale 5 dont la fonction est de mélanger les fragments de sulfate 6 t2778651 de fer heptahydraté et les fines de sulfate de fer monohydraté. Le mélange initial ainsi homogénéisé est déposé à l'entrée du trommel 6 qui constitue les moyens de déshydratation B. Le trommel 6 sera décrit plus en détails en référence aux figures 2, 3 et 4. Le trommel 6 est équipé d'une circulation d'air chaud à 300 C 6'; cette température permet en effet de déshydrater le sulfate de fer heptahydraté contenu dans le mélange initial par évaporation des molécules d'eau complexées sans occasionner de dégradations thermiques ni sur le sulfate de fer monohydraté ni sur le sulfate de fer heptahydraté. Le trommel 6 ou cylindre rotatif comporte trois parties, une première partie 6a destinée à éviter l'accumulation de mélange initial au niveau de l'ouverture d'introduction du trommel, une seconde partie 6b qui permet de malaxer et d'homogénéiser le mélange durant sa déshydratation et une troisième partie 6c qui permet la granulation du produit traité. A la sortie du trommel 6, le mélange traité se trouve à une température de 95 C. Une hotte aspirante 7 disposée à la sortie du trommel 6 permet d'aspirer une partie des fines de sulfate de fer monohydraté. Les fines sont définies ici comme les particules de sulfate de fer monohydraté ayant un diamètre inférieur à 150pm. Les particules de sulfate de fer monohydraté ayant un diamètre moyen supérieur à pm et qui constituent le sulfate de fer monohydraté "semoule" sont introduites dans une vis 8 qui les achemine vers les moyens de refroidissement qui sont ici constitués d'un second trommel 9. La température atteinte par le sulfate de fer monohydraté à la sortie du second trommel 9 est de 30 . Ce refroidissement permet d'éviter la reprise en masse du sulfate de fer monohydraté. A la sortie du second trommel 9, une hotte 10 permet d'aspirer les fines résiduelles de sulfate de fer monohydraté qui ont été formées lors de l'étape de refroidissement, principalement par abrasion. Le sulfate de fer monohydraté "semoule" obtenu après aspiration des fines résiduelles par la hotte 10 peut alors être mis en sachets. 7 2778651 Les fines récupérées par la hotte 7 sont séparées de l'air d'aspiration dans un cyclone 11 (figure 1). Il est également possible, selon une variante non représentée, de faire passer l'air sortant du cyclone 11 sur un filtre afin de recueillir les fines résiduelles restant éventuellement dans l'air après séparation dans le cyclone. Au moins une partie des fines récupérées dans le cyclone 11 est acheminée par des moyens d'introduction 12 dans la trémie 1. Ces moyens d'introduction 12 peuvent par exemple, être constitués d'un tapis roulant orienté vers la trémie 1. De même, au moins une partie des fines récupérées par le cyclone 13 qui permet de récupérer les fines aspirées par la hotte 10 est acheminée vers la trémie 1 par des moyens d'introduction 14 des fines. Ce cyclone 13 peut également être équipé d'un filtre tel que précédemment décrit. Lorsque la quantité totale de fines récupérées par la hotte 7 et par la hotte 10 dépasse 25 % en masse du sulfate de fer heptahydraté à traiter, le surplus de fines est alors humidifié et transformé en granulés par des moyens d'agglomération 15. Ces moyens d'agglomération 15 comprennent, par exemple, un humidificateur 16 et un granulateur 17. Ainsi, une partie des fines du cyclone 11 est acheminée vers l'humidificateur 16 grâce à des moyens d'introduction 18 constitués, par exemple, d'un tapis roulant. De même, une partie des fines récupérées par le cyclone 13 est introduite dans l'humidificateur 16 au moyen, par exemple, d'un tapis roulant 19 faisant office de moyens d'introduction. Les granulés produits dans le granulateur 17 sont ensuite introduits dans la trémie 1 au moyen d'un tapis roulant 20 faisant office de moyen d'introduction des granulés dans les moyens de déshydratation B. La figure 2 représente une coupe de la première portion 6a du trommel 6. Les spires qui équipent la face interne du trommel constitué d'un cylindre rotatif permettent le guidage du mélange initial vers la seconde portion 6b du trommel 6. La figure 3 représente une coupe de la seconde portion 6b du trommel 6, dont la surface interne est équipée d'organe mélangeurs M qui 8 2778651 sont constitués dans l'exemple représenté de godets orientés vers l'axe de rotation du trommel 6. La figure 4 représente une coupe du trommel 6 dans la partie servant à la granulation 6c qui est lisse. Le trommel 6 est en plus incliné selon une pente de 3% (figure 1) afin de faciliter la sortie du sulfate de fer monohydraté. Le tableau I qui suit regroupe plusieurs exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention et montre bien l'influence de la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté introduite dans le mélange initial sur la granulométrie du sulfate de fer monohydraté obtenu. Dans tous les exemples regroupés dans le tableau 1, la température de l'air lors de l'étape de déshydratation est de 300 C. Le taux d'humidité du sulfate de fer heptahydraté à traiter est de l'ordre de -33 % (méthode par dessiccation infrarouge à 160 C pendant 15 minutes) et le taux d'humidité du sulfate de fer monohydraté obtenu est de l'ordre de 0-3 % (valeur imposée par l'industrie). Le terme semoule désigne ici, comme dans le reste du présent texte, des particules ou grains ayant un diamètre moyen supérieur à pm et inférieur ou égal à 800pm mesuré de manière classique par tamisage. TABLEAU I % en masse de fines de fer % en masse de sulfate de fer monohydraté contenu dans le monohydraté semoule obtenu à mélange initial par rapport à la partir du mélange initial quantité de sulfate de fer heptahydraté à traiter 2% 97 % - 100% % 97 % - 100 % 7% 97 % - 100 % % 97 % - 100 % 12% 97 % - 100% % 97%- 100% 18% 97 % - 100 % % 95 % - 97 % % 90 % - 96 % 27% 88 % - 91% % 86 % - 89 % Au vu des résultats figurant dans le tableau 1, une quantité trop importante de fines de sulfate de fer monohydraté, c'est-à-dire supérieure à 25 % en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté du mélange initial ne permet pas d'obtenir un rendement satisfaisant en sulfate de fer monohydraté semoule. Le tableau Il regroupe les résultats concernant l'influence de la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté contenus dans le mélange initial sur le débit de mélange initial qu'il est possible de traiter sous les mêmes conditions opératoires telles que précédemment définies. TABLEAU II % masse de fines de sulfate Débit de mélange initial qu'il est monohydraté contenu dans le possible de traiter mélange initial par rapport à la (kg I h) quantité de sulfate de fer heptahydraté a traiter 2% 678 % 977 7 % 1 280 % 1 609 12% 1 936 % 2 294 18 % 2 588 Au vu des résultats du tableau 11, plus la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté est élevée, plus le débit de sulfate heptahydraté qu'il est possible de traiter est important. Par conséquent, un mélange initial contenant une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté représentant environ 18 % en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à traiter permet d'obtenir un bon rendement en sulfate de fer monohydraté semoule, d'optimiser le débit de sulfate de fer heptahydraté à traiter et de s'affranchir de l'étape de granulation des fines. En effet, en régime continu, le débit total de fines récupérées (après le trommel 6 et le trommel 9) pour l'obtention d'un produit final de granulométrie semoule correspond sensiblement à la quantité de fines de sulfate de fer monohydraté à ajouter au débit de sulfate de fer heptahydraté pour obtenir un mélange initial contenant une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté représentant sensiblement 18 % en masse du débit de sulfate de fer heptahydraté. Le procédé de l'invention n'est pas limité aux exemples mentionnés précédemment et peut être adapté, en particulier en fonction du taux d'humidité du sulfate de fer à traiter sans sortir du cadre de la présente invention. 1 1 2778651 REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation de sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté comprenant une étape de déshydratation du sulfate de fer heptahydraté par circulation d'air chaud, le mélange initial à traiter contenant du sulfate de fer heptahydraté à transformer et des fines de sulfate de fer monohydraté, caractérisé en ce que ledit mélange initial contient une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté qui représente sensiblement 2% à 25% en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à transformer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mélange initial contient une quantité de fines de sulfate de fer monohydraté qui représente sensiblement 18% en masse de la quantité de sulfate de fer heptahydraté à transformer. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend après l'étape de déshydratation, une étape de refroidissement. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fines de sulfate de fer monohydraté mélangées au sulfate de fer heptahydraté à transformer contiennent des fines de sulfate de fer monohydraté qui ont été récupérées à l'issue de l'étape de déshydratation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fines de sulfate de fer monohydraté mélangées au sulfate de fer heptahydraté à transformer contiennent des fines de sulfate de fer monohydraté qui ont été récupérées à l'issue de l'étape de refroidissement. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on ajoute également des granulés de sulfate de fer monohydraté au mélange initial. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les granulés de sulfate de fer monohydraté sont obtenus par agglomération de fines de sulfate de fer monohydraté récupérés à l'issue de l'étape de 12 2778651 déshydratation et/ou des fines de sulfates de fer monohydraté récupérées à l'issue de l'étape de refroidissement. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les granulés de sulfate de fer monohydraté sont obtenus par mouillage de fines de sulfate de fer monohydraté. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les granulés de sulfate de fer monohydraté ont un diamètre moyen compris entre 150pm et 800 pm. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la température de l'air lors de l'étape de déshydratation est comprise entre 300 C et 600 C et de préférence égale ou sensiblement égale à 300 C. 11. Dispositif de transformation de sulfate de fer heptahydraté en sulfate de fer monohydraté comprenant: - des moyens de déshydratation (6) du sulfate de fer heptahydraté par circulation d'air chaud; - des moyens d'introduction (A) du sulfate de fer heptahydraté à traiter dans les moyens de déshydratation (6); et - des moyens d'introduction (A) de fines de sulfate de fer monohydraté dans les moyens de déshydratation; ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens d'agglomération (15) de fines de sulfate de fer monohydraté en granulés de sulfate de fer monohydraté et des moyens d'introduction (20) desdits granulés dans les moyens de déshydratation. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de refroidissement (9) disposés en sortie des moyens de déshydratation (6). 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens de récupération (7, 11) des fines de sulfate de fer monohydraté qui sont disposés à la sortie des moyens de déshydratation (6) et des moyens d'introduction desdites fines (12) de sulfate de fer monohydraté récupérées dans les moyens de déshydratation (6). 14. Dispositif selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de récupération (10, 13) de fines de sulfate de fer monohydraté qui sont disposés à la sortie des moyens de refroidissement (9) et des moyens d'introduction (14) de ces fines dans les moyens de déshydratation (6). 15. Dispositif selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que lesdits moyens d'agglomération (15) sont prévus pour agglomérer au moins une partie des fines de sulfate de fer monohydraté récupérées par les moyens de récupération (7, 11) des fines produites dans les moyens de déshydratation (6). 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que lesdits moyens d'agglomération (15) sont prévus pour agglomérer au moins une partie des fines récupérées par les moyens de récupération (10, 13) disposés à la sortie des moyens de refroidissement (9). 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 16, caractérisé en ce que les moyens de déshydratation (6) sont constitués d'un cylindre rotatif dont la paroi interne comporte - une première portion (6a) comportant des spires permettant d'éviter l'accumulation du mélange initial; - une seconde portion (6b) équipée d'organes mélangeurs (M) permettant le malaxage du produit; et - une troisième portion lisse (6c) permettant la granulation du produit.