Brevet FR2803536A1 — publié le 20010713

La présente invention est relative au domaine de la préhomogénéisation de matières premières et/ou combustibles solides en vrac. Les matières premières, notamment matériaux calcaire , argile, marne entrent dans un procédé de fabrication dans domaine de la cimenterie, le charbon ou le gypse dans le domaine de l'énergie, copeaux de bois dans le domaine de la papeterie ou les matériaux urées, nitrates phosphates dans le domaine de la chimie ou des engrais. Lesdites matières premières sont fournies en vrac et prêtes pour la transformation pour la cimenterie, l'industrie de l'énergie, la papeterie ou la chimie des engrais. Ceci nécessite que ces matériaux poudreux ou en grains soient homogènes. matériaux subissent une étape de stockage entre l'extraction et le lieu transformation pour des raisons de distance et de volume. Suite à l'extraction ou au transport, ces matériaux en vrac se présentent sous une forme hétérogènes. effet, ils se trouvent de manière hétérogène dans le sol. L'extraction a pour seul les prélever, par exemple le document W09824983 décrit un procédé permettant d'enlever une matière première du sous-sol. Cet agencement d'excavatrice connu comprend un train de roulement et une plate-forme pivotante sur laquelle on a monte bras d'extension doté d'une roue-pelle, pourvue de préférence de trois godets, lesquels creusent la terre vers le bas puis déversent la matière excavée sur plaque de glissement. Ainsi, la matière première conserve son hétérogénéité. Généralement lesdits matériaux passent par une étape d'homogénéisation. Ceci implique de les déplacer, ce qui se fait de manière connue au moyen d'une bande transporteuse, d'où nécessité d'une faible granulométrie. Pour cela en amont l'étape d'homogénéisation on trouve un concasseur, permettant de réduire garantir la granulométrie. Cette homogénéisation connue est réalisée dans un silo d'homogénéisation. Cette technique provoque un effet de mélange. Ce qui conduit à une augmentation de la consommation d'énergie et des investissements pour les matières premières très hétérogènes. D'où étape préalable de préhomogénéisation volume de matériau comparable au volume global du silo d'homogénéisation. connu d'effectuer cette préhomogénéisation avec une herse de grattage matériau associée à une trémie. A la sortie de l'étape de préhomogénéisation, les volumes unitaires de matière première doivent être homogènes les uns par rapport aux autres. Toutefois la préhomogénéisation est limitée en arrivant à l'extrémité d'un tas de matières premières. De plus ces techniques de préhomogénéisation avec herse et trémie ne fonctionnent pas pour les produits collants. La matière première en vrac peut devenir collante sous l'effet de l'humidité de l'air. Dans ce cas le tas sera pris en masse et la granulométrie augmentée. II est connu par exemple par le document US 8784428 de convoyer des matières premières avec des godets comprenant une ou plusieurs chaînes transporteuses et une pluralité de godets de transport montés pivotants sur chaînes transporteuses. A noter toutefois que dans un tel convoyage le matériau reste très hétérogène. L'hétérogénéité du départ peut même augmenter. II est possible d'envisager de gratter un tas constitué de matière première collante avec des godets. Mais comme pour le transport, les bandes de matériaux emportées par godet sont très larges d'où absence de préhomogénéisation. En premier lieu l'invention s'applique tout particulièrement à un procédé de préhomogénéisation de matières premières collantes capable pallier les inconvénients précités. A effet le procédé de préhomogénéisation de matières premières et/ou combustibles solides en vrac selon l'invention permet de préhomogénéiser des matieres premières collantes comprenant au moins une étape de pose matières premières en un tas circulaire continu. Lesdites matières premières sont déposées dans le tas sous forme de couches parallèles inclinées lesdites couches présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut. Le procédé comprend aussi une étape de grattage avec au moins un godet d'un volume sensiblement identique de matière première de toutes les couches respectives dudit tas. La forme circulaire du tas a permis l'élimination des extrémités et un gain de place. Afin permettre la prise d'un volume identique de matériaux dans chaque couche, le procédé de préhomogénéisation de matériaux collants en vrac se présentant sous forme de grains ou de poudre selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend au moins une étape de pose des matériaux en un tas circulaire continu sous forme de couches parallèles inclinées présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut et une étape de grattage avec au moins un godet de la tranche laissant apparaître les différentes couches. Suivant une autre caractéristique le godet gratte la tranche du tas de matériaux sur toute sa hauteur. Dans le but de préhomogénéiser plus de matériaux dans le même laps de temps et d'alimenter permanence le silo d'homogénéisation les étapes de pose et de grattage sont moins partiellement simultanées. En deuxième lieu, l'invention a encore pour objet un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Le dispositif se caractérise en qu'il comprend un jeteur déposant par jet gravitaire les matières premières ou matériaux collants en vrac en tas circulaire ledit jeteur pivotant présente un rayon variable de jet de matières premières. Suivant d'autres caractéristiques - le jeteur pivotant comprend au moins une flèche disposée sur un mât, ladite flèche supportant convoyeur, ledit convoyeur se déplaçant longitudinalement par rapport à la flèche fonction de sa rotation de manière à varier le rayon de jet se situant à l'extrémité du convoyeur. - le jet d'extrémité de flèche parcourt une courbe complexe en déversant matière première manière à former un tas circulaire continu sous forme couches parallèles inclinées. Ces couches présentent une épaisseur décroissante du bas vers le haut et un godet qui vient gratter la tranche du tas de matériaux toute sa hauteur emporte un volume sensiblement identique de matière première toutes les couches respectives dudit tas. En troisième lieu, l'invention a également pour objet l'utilisation d'au moins godet venant gratter un tas de matières premières collantes en vrac disposées sous forme de couches parallèles inclinées et présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut. Le godet emporte un volume identique de matières premières toutes les couches dudit tas pour la préhomogénéisation desdites matières premieres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés sur lesquels - La 1 représente une vue en élévation partiellement coupée strata circulaire pour la préhomogénéisation de matières premières dans le procédé selon l'invention. - La Fig. 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une flèche jeteur avec convoyeur coulissant selon l'invention pour obtenir un strata correspondant à celui représenté à la Fig.1 - Fig. 3 représente une vue en élévation d'une installation de mise oeuvre du procedé selon l'invention comprenant un jeteur tel que représenté à la Fig. - Fig. 4 est une courbe du tracé de jetée correspondant à l'extrémité du convoyeur coulissant représenté tel que représenté à la Fig. 2. Le tas de matières premières et/ou combustibles solides collantes vrac représenté à la Fig. 1 se présente sous une forme circulaire continue, crête 2 forme cercle fermé dont le centre se situe dans l'axe 3. Lesdites matières premières sont déposées dans le tas 1 sous forme de couches 4, 5, 6, 7. Lesdites couches sont disposées de manière parallèle inclinée. Ainsi, la face externe 8 du tas 1 ne présente que la couche supérieure 7 et la face interne 9 est constituée de la superposition toutes les couches ou cordons 4, 5, 6, 7. Ces derniers présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut. La couche 7 est la plus mince et la couche la plus épaisse de manière à former un strata circulaire dans lequel le volume de chaque couche de matières premières 4, 5, 6, 7 est identique. Les rayons entre l'axe 3 et les différents cordons va en décroissant du sommet vers la bas 1. R le rayon du sommet 2 du tas 1 est plus grand que aR le rayon du premier cordon 4. Le 1 en strata circulaire est obtenu à l'aide d'un jeteur ou stacker déposant par jet gravitaire les matières premières ou matériaux collants en vrac en tas circulaire 1. Ledit jeteur pivotant autour de l'axe 3 comprend une flèche 10 représenté à Fig. 2 Ladite flèche 10 présente une ouverture 11 d'alimentation en matières premieres qui se situe sur sa face supérieure 12 au niveau de l'axe de rotation 3. Elle comprend une deuxième ouverture 13 au niveau de l'extrémité de sa face inférieure 14. Ladite flèche 10 supporte un convoyeur interne 15 de réception et de déversement des matières premières. Le convoyeur interne 15 se déplace longitudinalement à l'intérieur de la flèche tout en restant sous l'ouverture 11 d'alimentation, son extrémité de déversement restant au-dessus de la deuxième ouverture Ce qui permet de faire varier la distance entre l'axe 3 et le jet 17, a17 matières premières. Le parc de stockage et de préhomogénéisation de matières premières en vrac présenté à la Fig. 3 se situe entre ,en amont un concasseur, permettant de réduire et garantir la granulométrie de la matières premières, en aval un silo d'homogénéisation d'un volume global comparable au volume de la préhomogénéisation. Sur Fig. 3 les éléments correspondants aux éléments des Fig. précédentes ont conservé les mêmes références que précédemment. Une première bande de transport continue 18 adaptée à la manutention de matières premières humides et collantes, part du concasseur et arrive jusqu'à l'axe 3 du centre du parc au-dessus jeteur 19. Le jeteur rotatif 19 comprend un mât 20 d'axe confondu à l'axe 3 de centre du parc et une flèche pivotante 10 qui comprend l'ouverture 11 d'alimentation situé sous l'extrémité de la première bande de transport continue 18 elle aussi au niveau de l'axe 3. La flèche du jeteur décrit à la Fig.2 comprend l'ouverture 13 déchargement des matières premières dans le tas 1 en strata circulaire. Un bras de grattage 21 munie de godets 22 de forme connue reprend un volume équilibre de toutes les couches du tas 1 à chaque passe. Une deuxième bande transporteuse 23 emporte la matière première jusqu'au silo d'homogénéisation. La courbe de jetée suivant la Fig. 4 sur laquelle les éléments correspondants aux éléments des Fig. précédentes ont conservé les mêmes références que précédemment, montre le tracé circulaire de la crête 2 et le tracé de la courbe de jetée 17, a17 des matières premières correspondant au mouvement de l'extrémité 16 du convoyeur coulissant 15 dans la flèche en rotation 10. Ce mouvement combinant une translation une rotation effectue un va et vient entre le premier cordon 4 de rayon aR et la crête 2 de rayon R. Le fonctionnement de l'installation est le suivant: les matières premières excavées sont chargées sur des moyens de transport tels que camions, bateaux, bandes transporteuses ou autres les apportent jusqu'au parc de stockage et de préhomogénéisation. Après réduction par le concasseur (non représenté car situé en amont de l'installation selon l'invention), les matières broyées sont transférées, dans le sens des flèches, sur une première bande de transport continue 18. Cette bande 18 est montée de façon à charger la matière excavée dans le jeteur par l'ouverture supérieure 11. Le convoyeur interne 15 mobile entraîne la matière chargée vers l'extrémité de la flèche 10 du jeteur 19. La matière première arrivant à l'extrémité 16 du convoyeur 15 tombe en un jet 17, a17 à travers l'ouverture 13. Pendant le déchargement le convoyeur mobile 15 se déplace longitudinalement dans la flèche 10 son extrémité 16 restant au-dessus de l'ouverture 13 de façon à maintenir continu le jet 17, a17. La flèche pivote autour de l'axe 3. La combinaison du déplacement convoyeur mobile 15 et du pivotement de flèche 10 déplace le jet 17, a17 suivant une courbe complexe J de manière â ce que la matière première forme un tas 1 strata en circulaire continu sous forme de couches parallèles inclinées 4, 5, 6, lesdites couches présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut et godet venant gratter la tranche du tas de matériaux sur toute sa hauteur emporte un volume sensiblement identique de matière première de toutes les couches respectives 4, 5, 6, 7 dudit tas 1. La courbe complexe est de coordonnées 0=8o+a * t!T*aRlr dans lesquelles 0 est l'angle du système de coordonnée polaire r est le rayon du système de coordonnée polaire r à peu près une fonction linéaire de la racine carrée du temps t le temps 00 l'angle de démarrage du mouvement de la flèche 10 a l'amplitude angulaire du mouvement de la flèche 10 R le rayon du sommet du tas est le rayon du premier cordon. T est la période d'un mouvement aller du convoyeur 15 Par exemple pour un parc à capacité de stockage C un débit de jeteur D pour 100 couches les valeurs correspondantes sont de Tableau 1 100 000t 10 000t 2 OOOt/h 200tlh A00 1 1 a 115 115 25m 10m 5m 2m 1mn 1mn vf 2 à 10 /s 2 à 10 1s vc 10 à 40m/mn 5 à 15m/mn vf est la vitesse angulaire de rotation de la flèche 10 vc est la vitesse du mouvement de translation du convoyeur Le convoyeur mobile 15 de flèche 10 de jeteur 19 se déplace beaucoup plus rapidement quand le point de jetée a17 s'approche du centre d'axe 3 parc. Cette formule est approchée et peut être affinée notamment quand le point de jetée s'approche centre du parc. Le produit etant déposé judicieusement en strata suivant la géométrie l'invention, on reprendra un volume équilibré de tous les cordons 4, 5, 6, 7 à chaque passe des godets 22 du bras de grattage 21 sur la face interne 9 du tas 1. Donc grand nombre de fois dans une tranche, ce qui permet de reprendre des tranches épaisses. Pour vider le tas 1, on arrête de déverser de la matière avec le jeteur 19, à chaque passe, le tas 1 diminue d'où abaissement par pivotement du bras de grattage 21 pour conserver constant le volume de matière ramassée. Le bras de grattage 21 charge une deuxième bande de transport continue 23 qui transfère la matière préhomogénéisée au silo d'homogénéisation, d'un volume global comparable au volume de matière C de la préhomogénéisation. A à la sortie les volumes unitaires sont homogènes les uns par rapport aux autres. Bien l'invention ait été décrite en liaison avec des structures particulières, elle n'y est nullement limitée et on peut y apporter de nombreuses variantes, comme par exemple installation à deux tas circulaires 1, le jeteur étant actif sur l'un des deux tas en rotation continue en même temps que le gratteur latéral 22 sur l'autre tas en rotation continue. Les combinaisons des différentes réalisations représentées sur les dessins ou décrites ci-dessus ne sortent pas du cadre de l'invention. Les signes de références insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS. 1. Procédé de préhomogénéisation de matières premières et/ou combustibles solides en vrac telles que de l'argile, du gypse, du calcaire, de la marne des nitrates, des phosphates, des copeaux de bois, du charbon, lesdites matières premières se présentant sous forme de grains ou de poudre collants en particulier sous l'effet de l'humidité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape pose des matières premières en au moins un tas circulaire (1) continu sous forme couches parallèles inclinées (4, 5, 6, 7) lesdites couches (4, 5, 6, 7) présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut et une étape de grattage d'un volume sensiblement identique de matière première de toutes les couches respectives dudit tas. Procédé de préhomogénéisation de matériaux collants en vrac se présentant sous forme de grains ou de poudre, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de pose des matériaux en un tas circulaire continu sous forme de couches parallèles inclinées (4, 5, 6, 7) présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut et une étape de grattage avec au moins un godet de la tranche laissant apparaître les différentes couches (4, 5, 6, 7). 3. Procédé de préhomogénéisation de matériaux collants en vrac suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le godet gratte la face (9) du tas de matériaux (1) sur toute sa hauteur. Procédé de préhomogénéisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étapes de pose et de grattage sont moins partiellement simultanées. Dispositif permettant la mise en oeuvre d'une des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un jeteur (19) déposant par jet gravitaire (17, (x17) les matières premières ou matériaux collants en vrac en tas circulaire (1) ledit jeteur pivotant présentant un rayon variable (R, aR) jet (17, a17) matières premières. 6. Dispositif suivant la revendication précédente, caractérisé ce que le jeteur pivotant (19) comprend au moins une flèche (10) disposée sur mât (20), ladite flèche supportant un convoyeur (15), ledit convoyeur déplaçant longitudinalement par rapport à la flèche en fonction de sa rotation de manière à varier le rayon (R, aR) de jet (17, a17) se situant à l'extrémité (16) du convoyeur (15). Dispositif suivant l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'extrémité (16) du convoyeur (15) de flèche (10) parcoure une courbe complexe (J) déversant la matière première de manière à former un tas circulaire continu (1) sous forme de couches parallèles inclinées, lesdites couches (4, 5, 6, 7) présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut et à ce qu'au moins un godet (22) venant gratter la face (9) du tas de matériaux (1) sur toute sa hauteur emporte un volume sensiblement identique de matière première de toutes les couches respectives (4, 5, 6, 7) dudit tas (1). 8 Utilisation d'au moins un godet (22) de grattage de matières premières disposées sous forme de couches parallèles inclinées (4, 5, 6, 7) formant au moins un (1) et présentant une épaisseur décroissante du bas vers le haut, le godet (1) emportant un volume identique de matières premières de toutes les couches (4, 5, 6, 7) dudit tas pour la préhomogénéisation des matières premières collantes en vrac.