Brevet FR2920226A1 — publié le 20090227

- 1 La présente invention concerne une machine spéciale de calcimétrie destinée à analyser le taux de calcium dans des échantillons de sol avec une grande cadence. Un calcimètre, comme celui connu sous l'appellation Calcimètre de Bernard , permet de mesure le volume de CO2 dégagé par action de l'acide chlorhydrique (HCI) sur le carbonate de calcium (CaCO3) d'un échantillon de sol ou de roche, ce principe est bien connu pour des essais en laboratoire, l'objectif de la présente invention est d'adapter ce principe à des mesures industrielles à de grandes cadences (de l'ordre de quelques centaines d'échantillons par heure). A ù Principe de la mesure (Figure N 1) Après avoir procédé à leur émottage afin d'en éliminer les objets solides (graviers, pierres, ...), les échantillons sont introduits dans des pilluliers, une dose d'acide chlorhydrique est ensuite introduite dans chaque pillulier qui est ensuite bouché à l'aide d'un bouchon étanche traversé par une tubulure (conduit) reliée à un capteur de pression qui peut être relié à une carte d'acquisition pilotée par un ordinateur (PC) permettant le stockage des données et de réaliser des tracés graphiques de la réaction. L'acide chlorhydrique réagit avec le carbonate de calcium contenu dans l'échantillon. Cette réaction entre le carbonate de calcium et l'acide chlorhydrique est une réaction totale et exothermique dégageant du dioxyde de carbone (CO2) comme décrit ci-20 dessous: Ca CO3 + 2 Hcl + H2O -* 02 + Ca Cl2 + 2H20 ^ Masse molaire du Ca CO3: MCaco3 = 100 g ^ Masse molaire du Hcl : MHc, = 36 g ^ Masse molaire du CO2: MCo2 = 44 g 25 Soit P c02 la pression du gaz CO2 dans le flacon du volume V : Pco2 Vco2 = mco2.rco2.Tco2 (1) ^ Vco2 volume occupé par le gaz carbonique CO2 VCO2 = V Flacon Flacon + V conduit capteur/flacon - V liquide ^ mco2 Masse du gaz carbonique 30 ^ rco2 = 188 iJ/kg K constante spécifique du dioxyde de carbone ^ Tco2 = température du gaz CO2 mco2 Pco2. Vcoz = On( a : rco2.'l'co2 2) Le principe de la mesure consiste à prendre toujours la même quantité massique (mo) d'échantillon de terre à analyser par rapport à la même masse (m) de Ca CO3 pur (étalon de mesure) dont on aura préalablement déterminée par la mesure la pression P002 (étalon) on a alors : mo= -2 PCO2 (étalon) . VCO2 rco2. T CO2 (étalon) mCO2(échanti lion) = PCO2 (échantillon) . V CO2 rco2. T CO2 (échantillon) PCO2 (échantillon) TCO2 (étalon) D'où mCO2 (échantillon) = MO. -I CO2 (étalon) T CO2 (échantillon) En général : TCO2 (étalon) TCO2 (échantillon) dans un local isotherme PCO2 (échantillon) D'où mc02 (échantillon) = MO. ù t CO2 (étalon) B û Description technologique (Figure N 2) Cette machine spéciale de calcimétrie est destinée à analyser le taux de calcium 10 d'échantillons de sol avec une grande cadence de plus d'une centaine d'échantillons par heure. Elle est constituée principalement : ^ D'un tapis roulant muni de couloirs matérialisés par des tiges en acier inoxydables servant de guides lors de l'avancement des piluliers. 15 L'avancement par intermittence du tapis est commandé par des moteurs pas à pas muni d'une régulation afin d'assurer la précision du positionnement des piluliers lors de la phase d'approche du bouchon muni du capteur de pression. ^ Les flacons ont une contenance de 250 ml environ et contiennent au maximum 2 g de terre et d'eau déminéralisée UHQ. 20 Ces mêmes flacons contiennent un barreau aimanté pour l'agitation qui sera faite pendant la phase analyse grâce à un champ magnétique tournant (un pour chaque flacon). ^ Dès que les flacons sont dans la zone d'analyse, des doigts préhenseurs immobilisent les flacons pendant que les bouchons portant l'aiguille de la pompe 25 péristaltique et la tubulure du capteur de pression descendent grâce à un support métallique lui-même mobile grâce à un vérin régulé en vitesse et en effort. ^ Dès que les bouchons sont mis, l'acide chlorhydrique est envoyé dans les flacons grâce à 10 pompes péristaltiques (une pour chaque flacon) via 10 électrovannes. Les 10 capteurs de pression fournissent chacun un signal (4/20 mA), correspondant à la 30 pression de CO2 dans le flacon. La mesure de la pression CO2 est terminée dès que l'on atteint le palier de stabilisation (4p Revendications 1. Procédé de calcimétrie destiné à analyser le taux de calcium dans N échantillons de sol avec une grande cadence caractérisée en ce que les échantillons sont introduits dans des pilluliers et qu'une dose d'acide chlorhydrique est ensuite introduite dans chaque pillulier qui est ensuite bouché à l'aide d'un bouchon étanche traversé par une tubulure (conduit) reliée à un capteur de pression. 2. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les piloliers avancent sur un tapis roulant, commandé par des moteurs pas à pas, muni de couloirs matérialisés par des tiges en acier inoxydable servant de guides lors de l'avancement des piluliers. 3. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant la phase d'analyse, on agite les piluliers qui contiennent un barreau aimanté pour l'agitation grâce à un champ magnétique tournant (un pour chaque pilulier). 4. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dès que les piluliers sont dans la zone d'analyse, des doigts préhenseurs (2N doigts) immobilisent les piluliers pendant que les bouchons (N bouchons) portant chacun l'aiguille de la pompe péristaltique et la tubulure du capteur de pression descendent grâce à un support métallique lui-même mobile grâce à un vérin régulé en vitesse et en effort. 5. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que dès que les bouchons sont mis, l'acide chlorhydrique est envoyé dans les piluliers grâce à N pompes péristaltiques (une pour chaque pilulier) via N électrovannes, les N capteurs de pression fournissant chacun un signal (4/20 mA), correspondant à la pression de CO2 dans le flacon. 6. Procédé, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de chaque capteur de pression (N capteurs) est enregistré en continu à l'aide d'une liaison RS232 permettant de remonter à la cinétique de la réaction en continu. 7. Machine de calcimétrie pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte : des piluliers dans lesquels sont introduit les échantillons et l'acide chlorhydrique, bouchés par un bouchon étanche traversé par une tubulure reliée à un capteur de pression, un tapis roulant commandé par des moteurs pas à pas, muni de couloirs matérialisés par des tiges en acier inoxydable servant de guide lors de l'avancement des piluliers,- 5 des doigts préhenseurs pour immobiliser les piluliers, des capteurs de pression, un par pilulier, des pompes péristaltiques, une par pilulier, - des électrovannes.5