Brevet FR2867704A1 — publié le 20050923

L'invention concerne un procédé de traitement de solides divisés en particules, tels que du ciment, du carbonate de calcium, ou encore des particules de verre ou de cellulose. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION On connaît des procédés d'hydrophobisation dans lesquels on dilue un réactif dans un solvant organique liquide, puis on trempe les particules à traiter dans le solvant organique pour provoquer sur lesdites particules une réaction*chimique de remplacement de groupements chimiques hydrophiles par des groupements chimiques hydrophobes. L'utilisation d'un solvant liquide permet, comme cela est bien connu, d'assurer une grande homogénéité de la réaction d'hydrophobisation. Néanmoins, les solvants organiques habituellement utilisés (hexane, heptane) comportent divers inconvénients. En premier lieu, le solvant organique doit être retraité et dépollué, ce qui se révèle coûteux. Par ailleurs, le réactif doit être introduit dans le solvant en quantité plus importante que celle effectivement utilisée pour le traitement des particules, ce qui génère des pertes renchérissant le coût du traitement. En outre, afin de piéger les halogénures d'hydrogène produits lors de la réaction d'hydrophobisation, on introduit dans le solvant une base, qui outre qu'elle contribue encore plus à la pollution du solvant, risque de dégrader les parti-cules traitées. Il est également connu d'utiliser l'eau comme solvant. Néanmoins, son incompatibilité avec les réactifs hydrophobes impose l'ajout de tensioactifs, compliquant les opérations de retraitement du solvant. On a pensé à provoquer l'évaporation du solvant par augmentation de la température, afin de réaliser un traitement en phase vapeur et de récupérer le solvant par simple condensation. Mais pour les solvants organiques habituellement utilisés, la température d'ébullition est supérieure à la température de flamme des réactifs, de sorte qu'une évaporation du solvant par augmentation de la température est impossible à obtenir. Une solution consisterait à travailler sous vide pour éviter l'inflammation du réactif, mais cette solution se révèle très onéreuse. Dans un procédé connu d'hydrophobisation du papier illustré par le document FR 2 810 263, on a pensé à déposer directement sur le papier le mélange solvant/réactif par pulvérisation de celui-ci sous forme de gouttelettes, puis à provoquer l'évaporation des goutte-lettes non plus par augmentation de la température, mais par tension de vapeur. Néanmoins, ce procédé donne des résultats peu homogènes. En outre, il ne permet pas de contrôler le degré d'hydrophobisation du papier. De plus, il nécessite de travailler en enceinte de confinement étanche, ce qui se révèle onéreux et peu pratique. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet un procédé de traitement de solides divisés qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Le procédé de traitement de particules à traiter selon l'invention comporte les étapes de: - imprégner des particules porteuses avec un réactif associé au traitement à effectuer; - provoquer un brassage par fluidisation des particules à traiter et des particules porteuses imprégnées. Ainsi, le réactif porté par les particules porteuses s'évapore progressivement et entre en contact avec les particules à traiter. Le brassage permet de multiplier ces contacts de sorte que l'on obtient des traitements très homogènes, malgré l'absence de solvant li- quide. Le procédé de l'invention présente divers avantages, parmi lesquels: l'absence de solvant, ce qui élimine tous les problèmes associés; - la possibilité d'augmenter la température de réaction pour favoriser la cinétique de réaction; - la possibilité de contrôler le degré de réaction par contrôle du temps de brassage; - l'utilisation d'une quantité optimale de réac- tif, le réactif non utilisé restant solidaire des parti-cules porteuses et pouvant resservir lors d'un brassage ultérieur. De préférence, les particules porteuses sont des particules poreuses. Ainsi, lors de l'imprégnation des particules porteuses avec le réactif, ce dernier se dépose non seule-ment sur la surface des particules porteuses, mais égale-ment dans les pores de celles-ci, ce qui permet d'emporter une quantité plus importante de réactif pour un volume de particules porteuses donné. Avantageusement, les particules porteuses et les particules à traiter ont une caractéristique physique différente permettant leur séparation à l'issue du traitement. On pourra par exemple prévoir des particules porteuses plus grosses, ce qui permet la séparation par tamisage du mélange des particules porteuses et des parti-cules traitées. On pourra également prévoir d'utiliser des particules porteuses plus denses que les particules à traiter, ce qui permet la séparation par ségrégation dans le lit fluidisé. On pourra encore prévoir des particules porteuses n'ayant pas les mêmes caractéristiques électromagnétiques que les particules à traiter, ce qui permet une séparation par un procédé électromagnétique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles: - la figure 1 est une vue schématique d'une ins- tallation de traitement mettant en uvre le procédé de l'invention selon un mode discontinu; - la figure 2 est une vue schématique d'une installation de traitement mettant en uvre le procédé de l'invention salon un mode continu. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'invention s'applique en particulier parfaite-ment à des traitements d'hydrophobisation de particules de nature silicique présentant des groupements chimiques hydrophiles, symbolisées par la formule S-OH. La réaction d'hydrophobisation consiste à remplacer le groupement chimique hydrophile -OH par un groupement chimique hydrophobe selon la réaction d'estérification: S-OH + RCOX H S-OCOR + HX où RCOX est un halogénure d'acide gras (R étant une chaîne aliphatique de longueur variable). La même réaction peut servir à rendre hydrophobes des produits cellulosiques, tels que des fibres de cellulose, de la sciure de bois... En référence à la figure 1, le procédé de l'invention peut être mise en uvre selon un mode discontinu, dans lequel on introduit dans un réacteur à lit fluidisé 1 une quantité donnée de particules porteuses de réactif 2 (schématisées par des gros points noirs), et de particules à traiter 3 (schématisées par des petits points noirs), les particules porteuses 2 ayant été préalablement imprégnées avec un réactif de type RCOX. On injecte ensuite dans le réacteur 1 du gaz neutre 4 pour provoquer le brassage par fluidisation des particules porteuses 2 et des particules à traiter 3. Les particules sont ainsi mélangées intimement par un procédé mécanique qui provoque l'évaporation progressive du réactif porté par les particules porteuses 2, de sorte que le réactif entre en contact avec les parti-cules à traiter 3. La réaction chimique entre le réactif et les particules à traiter 3 se produit alors. Le degré de réaction dépend du temps de séjour des particules dans le réacteur 1 ainsi que de paramètres physiques tels que la température ou la pression régnant dans le réactêur 1. En particulier, il est intéressant d'augmenter la température pour favoriser la cinétique d'estérification et déplacer l'équilibre de la réaction d'estérification dans un sens favorable à l'hydrophobisation. Afin de garantir une température constante dans le réacteur 1, on équipe celui-ci d'une sonde de température 7 dont l'information est traitée par un organe de contrôle 8 qui commande un organe de chauffage 9 des gaz neutres, qui ici agit sur une canalisation d'arrivée des gaz pour chauffer ceux-ci avant leur injection dans le réacteur 1. L'organe de contrôle 8, par exemple de type PID connu en soi, est conçu pour augmenter ou diminuer l'intensité du chauffage en réponse à une différence entre une température de consigne et la température mesurée par la sonde de température 7, de sorte que la température à l'intérieur du réacteur 1 tende vers la température de consigne. Au bout d'un temps qui est fonction du degré de réaction désiré, on arrête l'injection de gaz neutre 4 dans le réacteur 1, puis on vide ce dernier. Il reste alors à séparer les particules porteuses 2 des particules traitées 3. A cet égard, il est intéressant de donner aux particules porteuses 2 une caractéristique physique différente de celle des particules à traiter 3, de façon à faciliter leur séparation. On peut par exemple choisir des particules porteuses 2 ayant un dia- mètre plus important que celui des particules à traiter, de sorte que la séparation peut s'opérer par simple tamisage. Le choix de particules porteuses 2 plus grosses présente en outre l'avantage de favoriser le brassage dans le lit fluidisé. Les émanations gazeuses du réacteur 1 passent à travers un cyclone 5 pour en extraire les résidus soli-des, puis par un dispositif de piégeage 6 (par exemple un bain-marie contenant un agent piégeur basique tel que du bicarbonate de sodium) permettant de retenir les halogénures d'hydrogène HX formés dans le réacteur 1. L'évacuation convective des halogénures d'hydrogène HX par le gaz neutre permet de déplacer l'équilibre de la réaction d'estérification dans un sens favorable à l'hydrophobisation, et évite la dégradation des particules traitées par hydrolyse acide. Le procédé de l'invention peut également être mis en uvre selon un mode continu, comme illustré à la figure 2 sur laquelle les éléments communs avec la figure 1 gardent leur référence numérique. Par continu, on entend que le brassage par fluidisation dans le réacteur 1 n'est jamais arrêté. Le dispositif illustré à la figure 2 diffère de celui illustré à la figure 1 par la présence d'une trémie 10 apte à assurer l'alimentation du réacteur 1 en parti-cules à traiter 2, et d'une canalisation de sortie 11 apte à assurer la vidange du réacteur 1. Le mélange de particules porteuses 2 et de parti-cules traitées 3' extrait du réacteur 1 par la canalisa- tion de sortie 11 est conduit vers un tamis 12 dans le-quel les particules traitées 3' sont séparées des parti-cules porteuses 2. Lesdites particules porteuses 2 sont conduites vers un dispositif d'imprégnation 13 permettant leur rechargement en réactif. Les particules porteuses 2 ainsi rechargées sont ensuite conduites vers un second tamis 14 pour les séparer du réactif non adhérent aux particules porteuses 2. Le réactif ainsi récupéré est alors renvoyé vers le dispositif d'imprégnation 13. Cette disposition permet de minimiser les pertes en réactif En sortie du second tamis 14, les particules porteuses 2 sont réinjectées dans le réacteur 1, de sorte que les particules porteuses 2 parcourent un circuit fermé. L'invention n'est pas limitée aux modalités par- ticulières qui viennent d'être décrites, mais bien au contraire englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'on ait indiqué que le gaz utilisé est un gaz neutre, on peut parfaitement met- tre en uvre l'invention avec un gaz chimiquement réac-tif. Bien que l'on ait illustré l'invention en relation avec un traitement d'hydrophobisation, on peut appliquer le procédé de l'invention à tout autre type de traitement de produits divisés pouvant être mis en oeuvre par contact entre un réactif porté par des particules porteuses et les produits divisés en question au sein d'un réacteur à lit fluidisé. Bien que l'on ait indiqué que la séparation des particules porteuses et des particules traitées se faisait par tamisage on pourra, tout en restant dans le cadre de l'invention, prévoir une séparation par d'autres procédés. On peut par exemple séparer les particules par ségrégation dans le lit fluidisé, ce qui conduit à choi- sir des particules porteuses plus denses que les particules traitées. On peut encore séparer les particules en les soumettant à un champ électromagnétique, ce qui suppose que les particules porteuses et les particules traitées aient des caractéristiques électromagnétiques diffé- rentes. 2867704 8 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de particules à traiter (3) telles que du carbonate de calcium, du ciment ou des billes de verre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de: - imprégner des particules porteuses (2) avec un réactif associé au traitement à effectuer.; - provoquer un brassage par fluidisation des particules à traiter (3) et des particules porteuses (2) im- prégnées. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé est mis en uvre de façon continue et en ce que les particules porteuses (2) circulent en circuit fermé entre un réacteur à lit fluidisé (1) où a lieu le brassage et un dispositif d'imprégnation (13) où a lieu l'imprégnation des particules porteuses (2). 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les particules porteu- ses (2) sont des particules poreuses. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules porteuses (2) et les particules à traiter (3) ont une caractéristique physique différente de façon à permettre leur sépara- tion à l'issue du traitement. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les particules porteuses (2) ont un diamètre plus important que celui des particules à traiter (3). 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les particules porteuses (2) ont une densité supérieure à celle des particules à traiter (3). 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les particules porteuses (2) ont une caractéristique électromagnétique distincte de celle des parti- cules à traiter (3).