Brevet FR2924207A1 — publié le 20090529

Installation et procédé de production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux. La présente invention concerne une installation et un procédé e production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication d'un produit enrobé bitumineux, de mastic, d'asphalte ou des enrobés bitumineux utilisant des résines ou des bitumes synthétiques. De manière classique, la fabrication de produits enrobés bitumineux par exemple pour des revêtements routiers, est réalisée à partir de granulats, de bitume liquide et de matières pulvérulentes. Cette fabrication est très souvent réalisée à chaud, les granulats de départ froids et humides étant tout d'abord séchés et chauffés, avant d'être additionnés de bitume, puis malaxer avec le bitume liquide qui assure l'enrobage des granulats. Des matières pulvérulentes ou tiller sont ajoutées au mélange, dans la phase de malaxage, afin d'ajuster la teneur en matière à fine granulométrie des enrobés produits. Il peut également être rajoutée aux granulats une certaine proportion de matériaux recyclés constitués par des revêtements bitumineux usagés concassés. Généralement, les granulats froids et humides sont chauffés et séchés dans un tambour-sécheur qui comporte, de manière classique, une enveloppe cylindrique montée rotative autour de son axe et munie à une extrémité d'un brûleur pour la circulation dans ladite enveloppe de gaz chauds. Cette enveloppe comporte également à une extrémité, des moyens d'introduction des granulats froids et humides et, à l'extrémité opposée, des moyens d'évacuation des granulats chauds et secs. L'extrémité d'introduction des granulats est située, soit à l'opposé du brûleur pour une circulation à contre-courant de ces granulats par rapport aux gaz chauds, soit au niveau de la même extrémité que le brûleur pour une circulation desdits granulats dans le même sens que les gaz chauds. A la sortie du tambour sécheur, les granulats sont mélangés par exemple dans des malaxeurs, avec les matières pulvérulentes. Le mélange des granulats chauds avec des matières pulvérulentes froides provoque des chocs thermiques entre ces matériaux et pour obtenir un mélange homogène, il est nécessaire d'augmenter le temps de mélange entre les matériaux, ce qui bien évidemment, accroît les coûts de production du produit enrobé bitumineux. L'augmentation du temps de mélange entraîne aussi un accroissement du temps de fonctionnement des malaxeurs et leur usure. L'invention a pour but de proposer une installation de production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux qui permet de réduire de manière importante le temps de mélange des granulats et des matières pulvérulentes et d'améliorer les conductions de production du produit enrobé bitumineux. L'invention a donc pour objet une installation de production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic ou d'asphalte, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble tambour-sécheur comportant deux enveloppes concentriques de forme cylindrique : - une première enveloppe contenant un brûleur pour la circulation de gaz chauds et associée à des moyens d'introduction de granulats humides et froids et à des moyens d'évacuation des granulats secs et chauds après passage dans ladite première enveloppe, - une seconde enveloppe associée, d'une part, à sa partie supérieure, à des moyens d'introduction simultanée des gaz chauds provenant de la première enveloppe et de matières pulvérulentes froides et à des moyens de filtration des gaz chauds et de récupération des poussières contenues dans lesdits gaz chauds et, d'autre part, à sa partie inférieure, à des moyens de récupération des matières pulvérulentes et des poussières chaudes après passage autour de la première enveloppe. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la première enveloppe est entraînée en rotation autour de son axe, - les moyens d'introduction des granulats humides et froids sont situés à une extrémité de la première enveloppe et les moyens d'évacuation des granulats secs et chauds sont situés à une extrémité opposée à ladite première enveloppe, - les granulats circulent à l'intérieur de la première enveloppe à contre-courant par rapport aux gaz chauds, - les granulats circulent à l'intérieur de la première enveloppe dans le même sens que les gaz chauds, - les moyens d'introduction des gaz chauds dans la seconde enveloppe comprennent une gaine reliant la sortie de ces gaz chauds de la première enveloppe à l'entrée desdits gaz chauds à la partie supérieure de la seconde enveloppe, - les moyens d'introduction des matières pulvérulentes comprennent au moins un appareil doseur débouchant dans ladite gaine au niveau de la partie supérieure de la seconde enveloppe, - les moyens de filtration sont formés par une enceinte disposée sur la partie supérieure de la seconde enveloppe et communiquant avec l'intérieur de ladite seconde enveloppe par au moins un élément de formation de turbulences et de chute de la vitesse des gaz chauds pour récupérer et recycler les matières pulvérulentes et les poussières contenues dans ces gaz chauds avant leur évacuation par au moins un orifice ménagé dans ladite enceinte, - l'élément de formation des turbulences comprend au moins une grille, - les moyens de récupération disposés à la partie inférieure de la seconde enveloppe comprennent au moins un élément transporteur pour l'évacuation des matières pulvérulentes et des poussières chaudes en dehors de la seconde enveloppe, - l'ensemble tambour-sécheur comporte une troisième enveloppe de forme cylindrique et concentrique à la première enveloppe, ladite troisième enveloppe étant indépendante de la seconde enveloppe et étant associée, d'une part, à sa partie supérieure, à des moyens d'introduction d'au moins une autre matière pulvérulente froide et, d'autre part, à sa partie inférieure, à des moyens de récupération d'au moins cette autre matière pulvérulente chaude après passage autour de la première enveloppe. L'invention a également pour objet un procédé de production de matériaux secs et chaud destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic ou d'asphalte, caractérisé en ce qu'il consiste dans une installation telle que précédemment mentionnée : -à chauffer et à sécher simultanément des granulats froids et humides et des matières pulvérulentes, et - à filtrer les gaz chauds et à récupérer les poussières contenues dans ces gaz chauds pour les recycler dans les matières pulvérulentes chaudes. 4 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un tambour-sécheur d'une installation de production de matériaux secs et chauds, conforme à l'invention, et - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un second mode de réalisation d'un tambour sécheur d'une installation de production de matériaux secs et chauds, conforme à l'invention, Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une installation désignée par la référence générale 1 pour la production de matériaux secs et chauds qui sont destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic ou d'asphalte utilisant des résines ou des bitumes synthétiques. Cette installation 1 comprend un ensemble tambour-sécheur désigné dans son ensemble par la référence 10 comportant deux enveloppes concentriques de forme cylindrique, respectivement une première enveloppe 20 interne et une seconde enveloppe 30 externe. La première enveloppe 20 est montée rotative par des moyens appropriés sur un support, non représenté, autour de son axe qui est légèrement incliné par rapport au plan horizontal. Dans l'exemple représenté sur la figure, la première enveloppe 20 comporte une première extrémité 20a associée à des moyens 21 d'introduction dans ladite première enveloppe 20 de granulats froids et humides et une seconde extrémité 20b opposée à la première extrémité 20a associée à des moyens 22 d'évacuation des granulats secs et chauds après leur passage dans ladite première enveloppe 20. Les moyens 21 sont formés par exemple par un tapis transporteur ou par tout autre système approprié de type connu. La seconde extrémité 20b de la première enveloppe 20 est munie d'un brûleur 23 comportant un corps de brûleur allongé 23a qui débouche dans une zone centrale 20c de la première enveloppe 20. Ainsi, cette première enveloppe 20 comporte une première extrémité 20a dans laquelle on introduit les granulats froids et humides, une zone centrale 20c constituant une zone de séchage de ces granulats et une seconde extrémité 20b par laquelle sont récupérés les granulats chauds et secs. Le brûleur 23 est par exemple un brûleur au gaz, au fuel ou au charbon. L'inclinaison de l'axe de cette première enveloppe 20 est telle que la première extrémité 20a est à un niveau légèrement supérieur à la seconde 5 extrémité 20b de ladite première enveloppe 20. Dans cet exemple de réalisation, les granulats circulent donc à contre-courant par rapport aux gaz chauds. Selon une variante, les granulats peuvent circuler dans le même sens que les gaz chauds et, dans ce cas, les moyens 21 d'introduction des granulats sont situés au niveau de la même extrémité que le brûleur 23 dans la première enveloppe 20. La seconde enveloppe 30 qui entoure la première enveloppe 20 comporte une partie supérieure 30a entourant sur 180° la zone centrale 20c de la première enveloppe 20 et une partie inférieure 30b entourant sur 180° cette zone centrale 20c de ladite première enveloppe 20. La partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30 est associée, d'une part, à des moyens 31 d'introduction des gaz chauds provenant de la première enveloppe 20 et, d'autre part, à des moyens 33 d'introduction de matières pulvérulentes froides ou filler. Les moyens d'introduction des gaz chauds sont formés par une gaine 32 comportant une première extrémité 32a raccordée à la première extrémité 20a de la première enveloppe 20, c'est à dire à la sortie des gaz chauds de cette première enveloppe 20 et une seconde extrémité 32b débouchant à la partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30. Les moyens 33 d'introduction des matières pulvérulentes à la partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30 sont formés par au moins un appareil doseur 34 débouchant au niveau de la seconde extrémité 32b de la gaine 32. Cet appareil doseur 33 est un appareil à dosage volumétrique ou pondéral de façon à introduire à la partie supérieure 30b de la seconde enveloppe 30 une quantité déterminée de matières pulvérulentes ainsi qu'on le verra ultérieurement. La gaine 32 comporte intérieurement une grille 35 de façon à diriger les matières pulvérulentes entraînées par les gaz chauds vers la partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30 et cette seconde enveloppe 30 est équipée 6 intérieurement d'une grille 36 pour canaliser ces matières pulvérulentes vers la partie inférieure 30b de la seconde enveloppe 30. La partie inférieure 30b de la seconde enveloppe 30 comporte des moyens 37 de récupération des matières pulvérulentes et des poussières chaudes contenues dans les gaz après le passage de ces matières pulvérulentes et de ces poussières autour la zone centrale 20c de la première enveloppe 20. Ces moyens 37 de récupération sont formés par au moins une vis transporteuse ou par un tapis transporteur métallique ou par tout autre moyen connu de type approprié. Les matières pulvérulentes et les poussières sont ainsi évacuées à l'extérieur de la seconde enveloppe 30. La seconde enveloppe 30 comporte, à sa partie supérieure, des moyens 40 de filtration des gaz chauds et de récupération des poussières contenues dans ces gaz chauds. Ainsi que montré sur la figure, ces moyens de filtration 40 sont formés par une enceinte 41 communiquant avec l'intérieur de la partie supérieure 35 de la seconde enveloppe 30 par au moins un élément de formation de turbulences et de chute de la vitesse des gaz chauds sortant de la partie supérieure 30b de la seconde enveloppe 30. Cet élément est constitué par une grille 42 qui permet du fait des turbulences et de la chute de vitesse qu'elle créée de recycler les matières pulvérulentes et les poussières contenues dans les gaz chauds au moment du passage de ces gaz chauds à travers la grille 42. Les gaz chauds ainsi épurés sont évacués vers l'extérieur en passant par au moins un orifice 43 mettant en communication l'intérieur de l'enceinte 41 avec une cheminée 44. Un filtre, non représenté, peut être disposé à l'intérieur de l'enceinte 41. L'installation représentée à la Fig. 1 fonctionne de la manière suivante. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure, les gaz chauds produits par le brûleur 23 circulent de la seconde extrémité 20b de la première enveloppe 20 vers la première extrémité 20a de cette enveloppe 20. Les granulats froids et humides sont introduits en continu par le tapis transporteur 21 dans la première enveloppe 20 au niveau de sa première extrémité 20a. Ces granulats, du fait de l'inclinaison de la première enveloppe 20 et de sa mise en rotation, traverse la zone centrale 20c où ils sont séchés et chauffés à une température de l'ordre de 300°C. Après avoir traversé la zone centrale 20c de la première enveloppe 20, les granulats secs et chauds sont évacués en continu de la première enveloppe 20 par les moyens 22 d'évacuation. Simultanément à la circulation de ces granulats à l'intérieur de la première enveloppe 20, les gaz chauds à la sortie de la première extrémité 20a de la première enveloppe 20, sont canalisés par la gaine 32 vers la partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30. Les matières pulvérulentes sont déversées par l'appareil de dosage 34 dans la gaine 32 et elles sont ensuite entraînées par les gaz chauds dans la partie supérieure 30a de la seconde enveloppe 30. Les matières pulvérulentes tombent par gravité vers la partie inférieure 30b de la seconde enveloppe 30 et cet effet est accentué par la présence de la grille 36 à l'intérieur de la seconde enveloppe 30. Ces matières pulvérulentes sont donc déversées et entrent en contact avec la première enveloppe 20 qui est chauffée par la circulation des gaz chauds à l'intérieur de cette première enveloppe 20 ce qui permet de chauffer les matière pulvérulentes à une température déterminée. Ces matières pulvérulentes ainsi chauffées par la chaleur dégagée par la première enveloppe 20 ainsi que par la chaleur emmagasinée par la seconde enveloppe 30, tombent à la partie inférieure de la seconde enveloppe 30 où elles sont évacuées par l'élément de transport 37 à l'extérieur de ladite seconde enveloppe 30. Pendant le fonctionnement de l'installation, les gaz chauds contenant des poussières sortent de la seconde enveloppe 30 en passant par la grille 42 et ils sont évacués par la cheminée 44 après un éventuel passage dans un filtre, non représenté. L'enceinte 41 fait fonction de cyclone par la réduction importante des vitesses des gaz et par les turbulences créées par la grille 42 lors du passage des gaz chauds à travers cette grille 42 ce qui permet de récupérer les poussières contenues dans lesdits gaz chauds et de recycler ces poussières vers la partie inférieure 30b de la seconde enveloppe 30 afin de les évacuer par l'élément transporteur 37. Le cyclone ainsi créé dans l'enceinte 41 permet par sa mise en dépression de ce volume de garantir son étanchéité. Sur la Fig. 2, on a représenté un autre mode de réalisation du tambour sécheur 1 pour également la production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic, ou d'asphalte utilisant des résines ou des bitumes synthétiques. Sur cette figure, les éléments communs au précédent mode de réalisation, à savoir par exemple, la première enveloppe 20 et la seconde enveloppe 30 ainsi que les autres éléments, sont désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble tambour-sécheur 10 comporte une troisième enveloppe 60 également de forme cylindrique et concentrique à la 10 première enveloppe 20. Cette troisième enveloppe 60 est adjacente et indépendante de la seconde enveloppe 30. La troisième enveloppe 60 est associée, à sa partie supérieure, à des moyens 61 d'introduction d'une autre matière pulvérulente froide, comme par 15 exemple de la silice ou tout autre matériau pulvérulent, et, à sa partie inférieure, à des moyens 62 de récupération de cette autre matière pulvérulente chaude. Le fonctionnement de l'installation selon le second mode de réalisation représenté à la Fig. 2 est identique au premier mode de réalisation représenté à la Fig. 1. 20 Simultanément à la circulation des granulats à l'intérieur de la première enveloppe 20 pour le séchage et le chauffage de ces granulats les matières pulvérulentes déversées dans la seconde enveloppe sont chauffées par la chaleur dégagée par la première enveloppe 20 ainsi que par chaleur emmagasinée par la seconde enveloppe 30. Les matières pulvérulentes déversées dans la troisième 25 enveloppe 60 entrent en contact avec la première enveloppe 20 et ces matières pulvérulentes sont chauffées par la chaleur dégagée par la première enveloppe 20 ainsi que par la chaleur emmagasinée par la troisième enveloppe 30. Par conséquent, les matières pulvérulentes déversées dans la seconde enveloppe 30 et les matières pulvérulentes déversées dans la troisième 30 enveloppe 60 sont chauffées simultanément et elles tombent à la partie inférieure respectivement de la seconde enveloppe 30 et de la troisième enveloppe 60 où elles sont évacuées respectivement par l'élément de transport 37 et par les 9 moyens 62 de récupération. Les moyens 62 de récupération sont constitués par exemple par un élément de transport du type connu. A la sortie de l'installation, les granulats secs et chauds et les matières pulvérulentes également chaudes sont stockés séparément ou mélangés dans un mélangeur 50 de type connu. Lors de ce mélange, les granulats et les matières pulvérulentes sont malaxés avec du bitume liquide qui assure l'enrobage des granulats. Les matières pulvérulentes ainsi ajoutées pendant la phase de malaxage permettent d'ajuster la teneur en matière fine granulométrique des enrobés produits. L'installation selon l'invention permet de récupérer l'énergie destinée au chauffage et au séchage des granulats pour réchauffer simultanément les matières pulvérulentes froides avec les gaz de chauffage des granulats introduits dans la première enveloppe 20 et également par l'énergie emmagasinée par la seconde enveloppe 30. L'installation selon l'invention permet, entre autres, d'améliorer les conditions de production des produits enrobés bitumineux par l'ajout de matières pulvérulentes chaudes au lieu de matières pulvérulentes froides. Ainsi, les chocs thermiques sont supprimés et le temps de mélange des granulats et des matières pulvérulentes est réduit permettant, de ce fait, de diminuer le coût global de production par l'accélération du procédé de mélange. REVENDICATIONS 1.- Installation de production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic ou d'asphalte, caractérisée en ce qu'elle comprend un ensemble tambour-sécheur (10) comportant deux enveloppes concentriques (20, 30) de forme cylindrique : -une première enveloppe (20) contenant un brûleur (23) pour la circulation de gaz chauds et associée à des moyens (21) d'introduction de granulats humides et froids et à des moyens (22) d'évacuation des granulats secs et chauds après passage dans ladite première enveloppe (20), - une seconde enveloppe (30) associée, d'une part, à sa partie supérieure, à des moyens (31, 33) d'introduction simultanée des gaz chauds provenant de la première enveloppe (20) et de matières pulvérulentes froides et à des moyens (40) de filtration des gaz chauds et de récupération des poussières contenues dans lesdits gaz chauds et, d'autre part, à sa partie inférieure (30b), à des moyens (37) de récupération des matières pulvérulentes et des poussières chaudes après passage autour de la première enveloppe (20). 2. û Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première enveloppe (20) est entraînée en rotation autour de son axe. 3. û Installation selon revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens (21) d'introduction des granulats humides et froids sont situés à une extrémité (20a) de la première enveloppe (20) et les moyens (22) d'évacuation des granulats secs et chauds sont situés à une extrémité (20b) opposée à ladite première extrémité (20a). 4. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 25 caractérisée en ce que les granulats circulent à l'intérieur de la première enveloppe (20) à contre-courant par rapport aux gaz chauds. 5. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les granulats circulent à l'intérieur de la première enveloppe (20) dans le même sens que les gaz chauds. 30 6. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens d'introduction des gaz chauds dans la seconde enveloppe (30) comprennent une gaine (32) reliant la sortie de ces gaz chauds de 11 la première enveloppe (20) à l'entrée desdits gaz chauds à la partie supérieure de la seconde enveloppe (30). 7. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens (33) d'introduction des matières pulvérulentes comprennent au moins un appareil doseur (34) débouchant dans ladite gaine (32) au niveau de la partie supérieure (30a) de la seconde enveloppe (30). 8. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens (40) de filtration sont formés par une enceinte (41) disposée à la partie supérieure (30b) de la seconde enveloppe (30) et communiquant avec l'intérieur de ladite seconde enveloppe (30) par au moins un élément (42) de formation de turbulences et de chute de la vitesse des gaz chauds pour récupérer et recycler les matières pulvérulentes et les poussières contenues dans ces gaz chauds avant leur évacuation par au moins un orifice (43) ménagé dans ladite enceinte (41). 9. û Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élément de formation des turbulences comprend au moins un grille (42). 10. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les moyens de récupération disposés à la partie inférieure (30b) de la seconde enveloppe (30) comprennent au moins un élément transporteur (37) pour l'évacuation des matières pulvérulentes et des poussières chaudes en dehors de la seconde enveloppe (30). 11. û Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'ensemble tambour-sécheur (10) comporte une troisième enveloppe (60) de forme cylindrique et concentrique à la première enveloppe (20), ladite troisième enveloppe (60) étant indépendante de la seconde enveloppe (30) et étant associée, d'une part, à sa partie supérieure, à des moyens (61) d'introduction d'au moins une autre matière pulvérulente froide, et d'autre part, à sa partie inférieure, à des moyens (62) de réception de cette au moins autre matière pulvérulente chaude après passage autour de la première enveloppe (20). 12. Procédé de production de matériaux secs et chauds destinés à la fabrication de produits enrobés bitumineux ou de mastic ou d'asphalte, caractérisé en ce qu'il consiste dans une installation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes :12 - à chauffer et sécher simultanément des granulats froids et humides et des matières pulvérulentes, et - à filtrer les gaz chauds et à récupérer les matières pulvérulentes et les poussières contenues dans les gaz chauds pour les recycler dans lesdites 5 matières pulvérulentes chaudes.