Brevet FR2895286A1 — publié le 20070629

Procédé de broyage L'invention concerne le broyage de substances sélectionnées parmi le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona, en vue de produire en continu des poudres fines. L'invention vise plus particulièrement à éviter l'incrustation des 5 installations utilisées pour le broyage de telles substances et/ou pour la manutention des poudres obtenues à l'issue du broyage. Des substances telles que le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona sont couramment utilisées à l'état de poudres fines, par exemple comme réactifs d'épuration de fumées. 10 Lorsque le réactif est introduit dans la fumée, il doit réagir rapidement avec les impuretés contenues dans celle-ci afin d'obtenir l'efficacité souhaitée. Il est connu que des poudres fines, ayant une granulométrie moyenne inférieure à 100 m, avantageusement 50 m, présentent une surface de contact plus importante avec la fumée à épurer, réagissent plus rapidement et sont dès lors 15 préférées. L'obtention de telles poudres fines requiert un broyage intensif des substances de départ, de préférence au moyen de broyeurs à impacts. On a toutefois observé la formation d'incrustations dans les broyeurs, en particulier des broyeurs du type à impacts, lorsque ceux-ci sont utilisés pour la 20 production de poudres, par exemple de bicarbonate de sodium, dont le diamètre est inférieur à 100 m. On appelle incrustation une accumulation de matière broyée qui se fixe à la paroi du broyeur et/ou des équipements de manutention de la poudre broyée. La formation d'incrustations a également été observée dans les installations de manutention de telles poudres fines de bicarbonate de sodium, 25 notamment dans des classificateurs granulométriques disposés en aval des broyeurs ou dans des installations pneumatiques utilisées pour transférer la poudre broyée dans un silo ou une installation industrielle. L'incrustation des broyeurs et des installations de manutention des poudres constitue évidemment un désavantage car elle nécessite d'arrêter périodiquement les installations de 30 broyage et de manutention pour les nettoyer et les désincruster. Dans DE10357426 est divulgué un procédé de broyage selon lequel du triméthylol propane (TMP) est introduit dans le broyeur. La demanderesse a toutefois observé que le TMP peut contaminer le bicarbonate broyé et sa présence dans le bicarbonate produit peut poser des problèmes pour certaines applications. L'invention vise à remédier aux inconvénients cités plus haut, rencontrés lors du broyage ou de la manutention de poudres de bicarbonate de sodium. L'invention vise plus particulièrement à fournir un procédé pour le broyage d'une substance sélectionnée parmi le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona à l'état d'une poudre de granulométrie inférieure à 100 m, dans lequel on évite une incrustation du broyeur et des installations de manutention situées en aval de celui-ci, on évite une usure accélérée du broyeur et on réduit les risques de contamination du produit obtenu. En conséquence, l'invention concerne un procédé de broyage d'une substance sélectionnée panai le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona selon lequel on mélange un agent nettoyant à la substance et on introduit le mélange dans un broyeur, en vue d'obtenir une poudre de diamètre moyen inférieur à 100 m et inhiber la formation d'incrustations dans le broyeur, le procédé se caractérisant en ce que l'agent nettoyant est sélectionné pauni les zéolithes, la dolomie, l'hydroxycarbonate de magnésium, la chaux, les hydrocarbures, le talc, les acides gras et sels d'acides gras. Dans le procédé selon l'invention, l'expression carbonate de sodium désigne invariablement du monocarbonate de sodium anhydre (Na2CO3) ou du monocarbonate de sodium hydraté, notamment du carbonate de sodium monohydraté (Na2CO3.H20), du carbonate de sodium heptahydraté(Na2CO3.7H20) ou du carbonate de sodium décahydraté (Na2CO3.10H20). Le diamètre moyen de la poudre est défini par la relation Dm = ni•Di E ni dans laquelle ni désigne la fréquence (en poids) des particules de diamètre Di. Ces paramètres granulométriques sont définis par la méthode d'analyse par diffraction de rayons laser utilisant un appareil de mesure MASTERSIZER S fabriqué par MALVERN, utilisé en voie humide avec l'accessoire MS 17 DIF 2012. -3 Selon une caractéristique préférée de l'invention, on exécute le broyage dans un broyeur à impacts. Dans le cadre de la présente invention, les broyeurs à impacts sont des broyeurs dans lesquels la matière à broyer est soumise à l'impact de pièces mécaniques en mouvement qui ont pour effet de briser les particules de la matière. Les broyeurs à impacts sont bien connus en technique de broyage fin. Ils comprennent notamment (liste non exhaustive) les désintégrateurs à marteaux ou à broches, les désintégrateurs Attritor , les désintégrateurs à billes et les désintégrateurs à cage. Les désintégrateurs à marteaux sont préférés. Les désintégrateurs à marteaux fabriqués par Grinding Techhnologies and System S.R.L. (modèle MG), par Officina 2000 s.r.l. (modèle RTM) ou par Hosokawa Alpine AG (modèle APP) conviennent bien. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, on mélange un agent nettoyant à la substance soumise au broyage. Dans le cadre de l'invention, l'expression agent nettoyant a une définition générale et concerne une matière capable d'enlever des incrustations de carbonate de sodium, de bicarbonate de sodium, de sesquicarbonate de sodium et/ou de trona, présentes dans une installation industrielle, principalement une installation métallique. De telles substances, par exemple le calcaire, sont connues pour nettoyer des broyeurs incrustés. Avant l'invention elles étaient introduites de façon discontinue dans le broyeur, lors de l'apparition d'incrustations rédhibitoires. Selon l'invention, l'agent nettoyant est introduit de préférence en continu dans le broyeur pendant son fonctionnement et il évite l'apparition des incrustations. De manière surprenante, l'efficacité du broyage n'en est pas affectée. Elle est même fréquemment améliorée, en particulier lorsque la substance à broyer est du bicarbonate de sodium, en ce sens que la productivité du broyeur est augmentée. Dans le procédé selon l'invention, l'agent nettoyant est ajouté et mélangé à la substance avant et/ou pendant le broyage. On préfère l'ajouter avant le broyage. Dans le procédé selon l'invention, la substance soumise au broyage se trouve normalement à l'état de granules solides. La granulométrie de ladite substance n'est pas critique pour la définition de l'invention, mais, en pratique, elle va déterminer le choix le plus approprié pour le désintégrateur. Il convient d'éviter une granulométrie trop grossière, pour réduire le coût du broyage. Il convient par ailleurs d'éviter une granulométrie trop fine, pour éviter une agglutination progressive des particules de la substance pendant son stockage. En pratique, on recommande de sélectionner, pour la substance, une -4 granulométrie caractérisée par un diamètre moyen Dm supérieur à deux fois, de préférence compris entre 5 et 10 fois le diamètre moyen de la poudre obtenue. Des granulométries spécialement recommandées présentent un diamètre moyen Dm de 150 à 250 m. Dans le procédé selon l'invention, l'agent nettoyant comprend au moins une composition sélectionnée panai certains abrasifs, les hydrocarbures et les acides gras ou sels d'acides gras. Lorsque l'agent nettoyant comprend un abrasif solide, l'abrasif est sélectionné paînui les silicates, les oxydes des métaux du groupe 2a, les hydroxydes des métaux du groupe 2a, les sels métalliques et en particulier les sels des métaux du groupe 2a, les cendres volantes (les cendres entraînées dans les fumées de combustion, en particulier de la combustion d'ordures ménagères), la cellulose et l'amidon. Les zéolithes, la silice, la dolomie, l'hydroxycarbonate de magnésium, la chaux, le chlorure de sodium, le chlorure de zinc, le sulfate de sodium et le fluorure de calcium sont préférés. Les zéolithes, la dolomie, l'hydroxycarbonate de magnésium et la chaux sont particulièrement préférés. On a observé que de telles substances, bien qu'étant abrasives, ne détériorent pas l'équipement de broyage par usure. Dans une forme d'exécution du procédé selon l'invention, qui est spécialement avantageuse, l'agent nettoyant comprend un hydrocarbure tel que le mazout, un acide gras ou sel d'acide gras sélectionné paiiui l'acide stéarique, le stéarate de calcium, le stéarate de magnésium et les savons, tels que le savon de Marseille. Les savons et surtout les stéarates sont préférés. L'agent nettoyant peut comprendre plusieurs des substances citées ci- dessus. Avantageusement, il est totalement constitué d'une ou plusieurs de ces substances. Dans le procédé selon l'invention, l'agent nettoyant doit être mis en oeuvre en une quantité au moins suffisante pour inhiber la formation d'incrustations dans le désintégrateur et éventuellement pour le désincruster, dans le cas où il contiendrait des incrustations. En pratique, la quantité d'agent nettoyant à mettre en oeuvre va dépendre de l'agent nettoyant sélectionné et des conditions de mise en oeuvre du broyeur (débit, température,...). Elle doit être déterminée dans chaque cas particulier par des essais de routine. En général, on a observé que, dans la majorité des cas, il est souhaitable que l'agent nettoyant soit utilisé en une quantité pondérale supérieure à 0,05 (de préférence au moins égale à (,1) partie en poids pour 100 parties en poids de la substance soumise au broyage. Bien qu'en principe il n'y ait pas de limite supérieure à la quantité utilisée de l'agent nettoyant, on n'a toutefois pas intérêt, en pratique, à exagérer la quantité mise en oeuvre, pour une question de prix de revient. En pratique, on recommande dès lors que la quantité d'agent nettoyant utilisée n'excède pas 20 (de préférence 10) parties en poids pour 100 parties en poids de la substance soumise au broyage. Les quantités de 0,2 à 7 parties en poids pour 100 parties en poids de ladite substance sont préférées. Dans le cas où l'agent nettoyant est sélectionné parmi les abrasifs solides, on recommande de l'utiliser en une quantité pondérale de 0,5 à 10 (de préférence de 1 à 5) parties pour 100 parties en poids de la substance soumise au broyage. Dans le cas où l'agent nettoyant est sélectionné palini les acides gras ou sels d'acides gras, on recommande de l'utiliser en une quantité pondérale de 0,15 à 1,0 (de préférence de 0,2 à 0,5) partie pour 100 parties en poids de la substance soumise au broyage. Le procédé selon l'invention permet d'éviter l'apparition d'incrustations sur le broyeur et permet donc d'augmenter la capacité de celui-ci. On a également observé, en particulier lorsque l'agent nettoyant est un acide gras ou sel d'acide gras tel que les stéarates, que la granulométrie du produit broyé obtenu est plus constante. Le procédé selon l'invention trouve une application particulière pour la fabrication de poudres de carbonate de sodium (anhydre ou hydraté), de bicarbonate de sodium, de sesquicarbonate de sodium ou de trona, destinées à l'épuration des fumées contaminées par des composés acides volatils (particulièrement le chlorure d'hydrogène). On a en effet observé que de manière surprenante, la présence d'agent nettoyant selon l'invention dans la poudre destinée à l'épuration de fumée ne nuit pas à son efficacité. Cette observation est particulièrement intéressante dans le cas des sels d'acides gras. En conséquence, l'invention concerne également un procédé pour l'épuration d'une fumée contaminée par un composé acide volatil, selon lequel un réactif sélectionné painii le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona est soumis à un broyage pour l'amener à l'état d'une poudre de diamètre moyen inférieur à 50 m et ladite poudre est injectée dans la fumée, le procédé d'épuration se caractérisant en ce qu'on exécute le broyage au moyen du procédé de broyage selon l'invention, défini plus haut. L'épuration des fumées en composés acides volatils au moyen d'un réactif pulvérulent sélectionné parmi les carbonates de sodium anhydre et hydratés, le -6 bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona est bien connue en technique. On en trouve une description dans le document EP 0740577B 1 [SOLVAY (Société Anonyme)]. Le procédé d'épuration selon l'invention trouve une application intéressante pour l'épuration des fumées contaminées par du chlorure d'hydrogène, particulièrement les fumées générées par les incinérateurs de déchets ménagers ou municipaux et les incinérateurs de déchets dangereux. On a observé que la présence d'agent nettoyant selon l'invention, en particulier les stéarates, dans le réactif, assure une meilleure dispersion de celui-ci dans la veine gazeuse, ce qui améliore l'efficacité de l'épuration. Dans la mise en oeuvre du procédé d'épuration selon l'invention, la poudre recueillie du broyage est habituellement soumise à une classification granulométrique, avant son injection dans la fumée et ladite injection est normalement effectuée au moyen d'une soufflante mécanique. La classification granulométrique a pour fonction de répartir la poudre en une classe granulométrique utile (destinée à être injectée dans la fumée) et une ou plusieurs classes granulométriques trop fines ou trop grossières pour être injectées dans la fumée. La classification granulométrique peut être effectuée avec tout classificateur connu approprié, par exemple une série de tamis ou un élutriateur. La soufflante doit être adaptée pour véhiculer une poudre dans un courant d'air. Elle est généralement du type centrifuge. Dans le procédé selon l'invention, la soufflante peut être située en amont ou en aval de la classification granulométrique. Elle est normalement située en aval du broyage. Dans le procédé d'épuration selon l'invention, on règle avantageusement le broyage et la classification de manière que la poudre qui est introduite dans la fumée présente une granulométrie caractérisée par un diamètre moyen Dm inférieur à 50 m et une pente granulométrique inférieure à 5, la pente granulométrique étant définie par la relation 6=D90-D10, Dm dans laquelle D90 (respectivement D1o) représente le diamètre pour lequel 90 % (respectivement 10 %) des particules de la poudre (exprimées en poids) ont un diamètre inférieur à D90 (respectivement à D10). Ces paramètres granulométriques sont définis par la méthode d'analyse par diffraction de rayons laser utilisant un appareil de mesure tel que ceux décrits ci-dessus. Des granulométries préférées pour la poudre injectée dans la fumée comprennent un diamètre moyen de particule de 10 à 30 m et une pente granulométrique est de 1 à 3. Davantage d'infoiivations concernant les paramètres granulométriques optimum sont accessibles dans le brevet EP0740577B 1 cité cidessus [SOLVAY (Société Anonyme)]. Les classificateurs granulométriques et les soufflantes utilisés dans le procédé d'épuration selon l'invention risquent de s'incruster progressivement par des particules de la poudre de réactif, ce qui constitue un désavantage. En conséquence, l'invention concerne également un procédé pour inhiber l'incrustation d'une installation pour la manutention d'une poudre de diamètre moyen inférieur à 50 m, sélectionnée pallni le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona, ledit procédé se caractérisant en ce qu'on mélange à ladite poudre un agent nettoyant conforme à ceux utilisés et préférés dans le procédé de broyage selon l'invention. L'invention concerne aussi un procédé pour éliminer, dans une installation servant à la manutention d'une poudre, des incrustations d'une matière sélectionnée painii le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona, le procédé se caractérisant en ce qu'on introduit, dans l'installation, un agent nettoyant conforme à ceux utilisés et préférés dans le procédé de broyage selon l'invention. Les procédés selon l'invention pour inhiber l'incrustation, respectivement désincruster, trouvent une application pour les installations de manutention des réactifs utilisés dans le procédé d'épuration de fumée selon l'invention défini plus haut. Il s'applique spécialement aux installations comprenant un classificateur granulométrique pour le traitement dudit réactif et une soufflante mécanique pour son injection dans la fumée à épurer. Les exemples suivants servent à illustrer l'invention. Dans ces exemples, on a utilisé comme substance de départ du bicarbonate TEC 0/50 [SOLVAY(Société Anonyme)], présentant un diamètre moyen de particules d'environ 200 m. Exemple 1 (non-confoline à l'invention) Dans cet exemple, on a broyé le bicarbonate de sodium précité, tel quel, dans un désintégrateur à marteaux de marque ALPINE, modèle 100 UPZ, équipé de disques à broches, dans les conditions suivantes : Vitesse de rotation du rotor du désintégrateur : 15.000 tours/min ; Alimentation en substance : 3 kg/h Le broyage a été réglé de manière à obtenir, à l'issue de celui-ci, une poudre de bicarbonate de sodium présentant un diamètre moyen de particules d'environ 10 m. Après 6 heures de fonctionnement, on a observé la présence d'une couche importante d'incrustations sur le rotor et sur le stator du désintégrateur. Une diminution du débit de broyage à 1 kg/h n'a pas modifié l'apparition des incrustations. Exemple 2 (conforme à l'invention) Dans cet exemple, on a mélangé des cendres volantes au bicarbonate de sodium BICAR 0/50, en une quantité pondérale de 5 parties pour 100 parties en poids du bicarbonate. Le mélange a été réalisé dans un mélangeur de laboratoire Lêdige. Le mélange homogène obtenu a été broyé dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 1. Après 6 heures de fonctionnement, aucune incrustation importante n'a pu être détectée sur le rotor et sur le stator du désintégrateur. Exemple 3 (çonfoliue à l'invention) On a répété l'essai de l'exemple 2, en utilisant du talc officinal pour l'agent nettoyant. Après 6 heures de fonctionnement, aucune incrustation importante n'a pu être détectée sur le rotor et sur le stator du désintégrateur. Exemple 4 (confolnie à l'invention) On a répété l'essai de l'exemple 2, sauf qu'on a utilisé 0,2% de stéarate de calcium pour l'agent nettoyant. Après 6 heures de fonctionnement, aucune incrustation importante n'a pu être détectée sur le rotor et sur le stator du désintégrateur. Ces performances ont été maintenues suite à l'augmentation du débit de broyage à 6 kg/h. REVENDICATIONS 1. Procédé de broyage d'une substance sélectionnée pauui le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona selon lequel on mélange un agent nettoyant à la substance et on introduit le mélange dans un broyeur, en vue d'obtenir une poudre de diamètre moyen inférieur à 100 m et inhiber la formation d'incrustations dans le broyeur, caractérisé en ce que l'agent nettoyant comprend au moins une composition sélectionnée parmi les zéolithes, la dolomie, l'hydroxycarbonate de magnésium, la chaux, le chlorure de sodium, le chlorure de zinc, le sulfate de sodium, le fluorure de calcium, les hydrocarbures, le talc, les acides gras et sels d'acides gras. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'agent nettoyant comprend un acide gras ou un sel d'acide gras. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'acide gras ou sel d'acide gras est sélectionné parmi le stéarate de calcium, le stéarate de magnésium et les savons. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la poudre possède un diamètre moyen inférieur à 75 m. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent nettoyant est mis en oeuvre en une quantité de 0,2 à 7 parties en poids pour 100 parties en poids de la substance. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la substance est mise en oeuvre à l'état de granules de diamètre moyen supérieur à deux fois celui de la poudre obtenue. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le broyeur est un broyeur à impacts. 8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le broyeur à impacts comprend un désintégrateur à marteaux. 9. Procédé pour l'épuration d'une fumée contaminée par un composé acide volatil, selon lequel un réactif sélectionné panai le carbonate de sodium, le bicarbonate de sodium, le sesquicarbonate de sodium et le trona est soumis à un-10- broyage pour l'amener à l'état d'une poudre de diamètre moyen inférieur à 50 m et ladite poudre est injectée dans la fumée, caractérisé en ce qu'on exécute le broyage au moyen d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.