Brevet FR3059574A1 — publié le 20180608

SYSTÈME D'ÉVACUATION DE PHOSPHOGYPSE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un système d'évacuation du phosphogypse obtenu principalement lors de la synthèse de l'acide phosphorique. En fin de synthèse, ce précipité est séparé de l'acide phosphorique par filtration, puis évacué de l'installation chimique par un tel système d'évacuation. ETAT DE LA TECHNIQUE Un système d'évacuation du phosphogypse s'utilise principalement dans une installation chimique de production d'acide phosphorique. Ce type d'installation comprend un réacteur dans lequel est effectuée la synthèse de l'acide phosphorique. Le produit réactionnel issu de cette synthèse contient de l'acide phosphorique que l'on récupère, mais également un précipité de phosphogypse qui est extrait du produit réactionnel par filtration. La filtration du phosphogypse est un procédé connu et couramment utilisé dans l'industrie chimique. De manière générale, on utilise un filtre horizontal rotatif à toiles pivotantes. De tels filtres sont décrits notamment dans les documents US 2004/0089599 et US 938378. Ces filtres comprennent des cellules de filtration agencées de manière à former un cylindre, et sont mobiles en rotation autour de l'axe du cylindre. Une fois la filtration terminée, le cylindre est basculé et le filtrat, ici le précipité de phosphogypse, est déplacé vers un dispositif de réception situé à l'aplomb du filtre, tel qu'une trémie par exemple. Une fois le phosphogypse récupéré dans la trémie, il est généralement évacué hors de ladite trémie grâce à un fluide porteur, qui est le plus souvent de l'eau. Cette méthode présente cependant l'inconvénient d'humidifier considérablement le phosphogypse, le rendant très lourd, et donc plus difficile à déplacer. De plus, la majorité des procédés de valorisation du phosphogypse nécessitent qu'il soit sec. Or la méthode d'évacuation par jet d'eau augmente significativement le temps de séchage ultérieur, ce qui entraine une perte de temps et des pertes financières conséquentes. Afin de résoudre ce problème, il est possible d'utiliser, à la place du jet d'eau, une vis sans fin motorisée, positionnée en sortie de trémie. Le phosphogypse vient se loger dans les cannelures de la vis sans fin puis est évacué par rotation de cette dernière. L'évacuation du phosphogypse est ainsi réalisée « par voie sèche », c'est-à-dire sans l'utilisation d'un fluide 3059574 2 porteur, et en particulier sans eau. Ce système de vis sans fin présente également l'avantage de pouvoir contrôler le débit d'évacuation du phosphogypse, par le biais du réglage de la vitesse de rotation de la vis sans fin et de ses caractéristiques intrinsèques telles que les dimensions de ses cannelures. 5 Cependant, les cannelures de la vis sans fin sont régulièrement encrassées et obturées, diminuant nettement le débit d'évacuation. Cela provoque des arrêts fréquents de l'installation, et ainsi une perte notable de temps et des coûts supplémentaires de production. Par ailleurs, la méthode d'évacuation du phosphogypse par la vis sans fin ne permet pas de contrôler la fraction, ou quantité relative, de phosphogypse évacué par rapport à la 10 quantité initiale de phosphogypse filtré arrivant en entrée de la trémie, puisque la totalité du phosphogypse en sortie de la trémie est évacuée par la vis sans fin. EXPOSE DE L'INVENTION 15 La présente invention a donc pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un système d'évacuation du phosphogypse permettant de contrôler la fraction, désignée également comme quantité relative, de phosphogypse évacué, par rapport à la quantité initiale de phosphogypse obtenu après filtration en entrée de trémie. Le système d'évacuation de phosphogypse proposé doit également permettre 20 d'évacuer le phosphogypse « par voie sèche », c'est-à-dire sans l'utilisation d'un fluide porteur, tel que de l'eau par exemple pour le plus courant. Le phosphogypse évacué est alors aisément exploitable, et ses propriétés physiques et chimiques ne sont pas altérées. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'évacuation de phosphogypse d'un dispositif de réception de phosphogypse, principalement caractérisé en ce qu'il comprend 25 une goulotte dont l'entrée est agencée de manière à communiquer avec le dispositif de réception du phosphogypse, et un volet mobile autour d'un axe de rotation, ledit volet étant apte à s'ouvrir selon un angle prédéterminé correspondant à une section prédéterminée de passage d'une fraction de phosphogypse par l'entrée de la goulotte, et à se fermer afin d'empêcher le passage du phosphogypse dans la goulotte. 30 Selon d'autres caractéristiques optionnelles du système d'évacuation de phosphogypse prises seules ou selon leurs combinaisons techniquement possibles : l'entrée de la goulotte est située à l'intérieur du dispositif de réception de phosphogypse ; 35 le volet s'ouvre vers l'intérieur du dispositif de réception de phosphogypse ; 3059574 3 l'angle d'ouverture du volet est compris entre 0° lorsque ledit volet est fermé et 90°, de préférence 75°, lorsque ledit volet est ouvert ; le volet est actionné par au moins un vérin pneumatique ou électrique ; le système d'évacuation comprend en outre une conduite communiquant avec la 5 sortie de la goulotte, permettant l'évacuation du phosphogypse de la goulotte ; l'axe de rotation du volet est agencé dans la goulotte à la sortie de la goulotte communiquant avec la conduite ; Le système d'évacuation est destiné à coopérer avec un deuxième système d'évacuation de phosphogypse, ce dernier permettant l'évacuation d'une deuxième 10 fraction de la quantité de phosphogypse initialement présente à l'entrée du dispositif de réception, de sorte que la somme des deux fractions correspond à ladite quantité de phosphogypse initialement présente à l'entrée du dispositif de réception. L'invention concerne également un procédé d'évacuation de phosphogypse d'un 15 dispositif de réception de phosphogypse, principalement caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par l'utilisation le système d'évacuation précédent, et en ce qu'il comprend une étape d'ouverture du volet d'accès à la goulotte selon un angle prédéterminé, et une étape de circulation d'une fraction de phosphogypse depuis le dispositif de réception dans la goulotte. Selon une autre caractéristique optionnelle, le procédé comprend en outre une étape de 20 transfert de la fraction de phosphogypse depuis la goulotte vers une conduite, permettant l'évacuation du phosphogypse de la goulotte. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux Figures annexées qui représentent : La Figure 1, une vue générale de côté du système d'évacuation de phosphogypse selon l'invention ; 30 La Figure 2, une vue en coupe selon l'axe A-A du système d'évacuation de la Figure 1 La Figure 3A, un schéma de principe du système d'évacuation du phosphogypse selon l'invention, dans lequel le volet est fermé ; La Figure 3B, un schéma de principe similaire à celui de la Figure 3A, dans lequel le 35 volet est ouvert à moitié ; 3059574 4 - La Figure 3C, un schéma de principe similaire à celui des Figures 3A et 3B, dans lequel le volet est ouvert à son maximum. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 5 Le système et le procédé d'évacuation de phosphogypse selon l'invention sont décrits en parallèle dans la suite du présent texte afin d'en simplifier la présentation. Le système d'évacuation de phosphogypse selon l'invention est tout particulièrement, mais non exclusivement, prévu pour être associé à un autre système d'évacuation, désigné 10 dans la suite du présent texte en tant que système tiers, dont seules les buses de fluide sont représentées sur les Figures 1 et 2. A l'entrée de l'installation chimique, le phosphogypse F entrant est filtré par un dispositif de filtration adéquat, permettant de séparer le phosphogypse de l'acide phosphorique, lors de la synthèse de l'acide phosphorique. 15 Le système d'évacuation de phosphogypse selon l'invention est situé en aval du dispositif de filtration. Il est tout particulièrement, mais non exclusivement, adapté pour évacuer le phosphogypse préalablement filtré par un filtre horizontal rotatif à toiles pivotantes. Lorsque le phosphogypse a été filtré, il est déversé dans un dispositif de réception, ce dernier étant généralement une trémie telle que représentée avec la référence 2 sur les 20 Figures 1 et 2. Il s'agit de la quantité de phosphogypse initialement présente à l'entrée du dispositif de réception, ou plus simplement de la quantité initiale de phosphogypse, notée Mi. Une fraction de la quantité initiale de phosphogypse, ou quantité relative, est ensuite évacuée par le système d'évacuation selon l'invention (évacuation partielle), tandis que la fraction restante est de préférence évacuée par un système tiers, généralement bien connu 25 de l'homme du métier. On définit une fraction de phosphogypse comme étant le rapport entre une quantité définie de phosphogypse et la quantité initiale Mi de phosphogypse. Le système d'évacuation de l'invention permet dès lors de contrôler d'une part la quantité Ms (en volume ou en masse par exemple) de phosphogypse évacué par voie sèche 30 par le système de l'invention, et la fraction FS associée correspondant à la quantité Ms de phosphogypse évacué divisée par la quantité initiale Mi de phosphogypse (FS= MS/ Mi). Il permet d'autre part de manière indirecte de contrôler la quantité MH (en volume ou en masse par exemple) de phosphogypse évacué par voie humide par le système tiers, et la fraction FH associée correspondant à la quantité MH de phosphogypse évacuée divisée par la 3059574 5 quantité initiale Mi de phosphogypse (FH = MH I Mi) dont l'évacuation est le plus souvent effectuée via un fluide porteur. En référence aux Figures 1 et 2, le système d'évacuation 1 de phosphogypse selon l'invention comprend une goulotte 3 dont l'entrée 4 communique avec la trémie 2, afin de 5 permettre le passage d'une fraction FS de phosphogypse de la trémie 2 à la goulotte 3 lorsque nécessaire. De manière avantageuse, la goulotte 3 est en partie située à l'intérieur de la trémie, de manière à éviter toute perte de phosphogypse hors du circuit d'évacuation. En particulier, l'entrée 4 de la goulotte est avantageusement située à l'intérieur de la trémie 2 dans ce 10 même but. Les dimensions de la goulotte 3 ainsi que son positionnement relativement à, et le cas échéant à l'intérieur de, la trémie 2 sont adaptés à la fois afin de maximiser la capacité d'évacuation du phosphogypse par le système d'évacuation 1 de l'invention hors de la trémie, et afin de minimiser l'encombrement de la partie de goulotte située dans la trémie. 15 En particulier, lorsque le phosphogypse a été filtré par un filtre horizontal rotatif à toiles pivotantes, l'entrée 4 de la goulotte 3 permet de collecter une partie du phosphogypse déchargé par les toiles du filtre, et les dimensions de la goulotte 3 ainsi que son positionnement relativement à, et le cas échéant à l'intérieur de, la trémie 2 sont adaptés afin de maximiser le flux de phosphogypse tombant d'une toile pivotante et passant 20 orthogonalement à travers la section de passage 13 de la goulotte 3. Le système d'évacuation 1 de phosphogypse comprend en outre un volet 6 mobile en rotation autour d'un axe 7, ce dernier étant sensiblement horizontal, c'est-à-dire sensiblement parallèle au sol sur lequel repose l'installation chimique comprenant le système d'évacuation. Le volet 6 est avantageusement positionné à proximité de l'entrée 4 de la goulotte 3. 25 Selon le mode de réalisation de la Figure 2, l'axe 7 du volet 6 est agencé à l'entrée 4 de la goulotte, et permet le passage du phosphogypse de la trémie 2 dans la goulotte 3. Selon un autre mode de réalisation illustré sur les Figures 3A, 3B, et 3C, l'axe 7 du volet 6 est agencé dans la goulotte à la sortie 5 de la goulotte, et permet conjointement le passage du phosphogypse de la trémie 2 dans la goulotte 3 et le passage du phosphogypse de la 30 goulotte à la conduite 11 située dans le prolongement de la goulotte. Le volet 6 autorise ou interdit le passage du phosphogypse dans la goulotte 3 respectivement en s'ouvrant ou en se fermant par rotation autour de son axe 7. De plus, de manière préférée, le volet 6 s'ouvre vers l'intérieur de la trémie 2 et se situe, lorsqu'il est ouvert, à l'intérieur de la trémie. 35 De préférence, le volet 6 est de forme trapézoïdale. 3059574 6 En référence aux Figures 3A, 3B, et 3C, l'angle d'ouverture du volet 6, noté a, permet d'ajuster la section de passage 13 du phosphogypse dans la goulotte puis dans la conduite 11, et ainsi de contrôler la fraction de phosphogypse évacuée par le système d'évacuation 1. Ainsi, plus l'angle d'ouverture a du volet 6 est grand, plus la section de passage 13 du 5 phosphogypse par l'entrée 4 de la goulotte est grande, et plus la fraction de phosphogypse évacuée par le système d'évacuation 1 de l'invention est importante. Au contraire, plus l'angle d'ouverture a du volet 6 est petit, plus la section de passage 13 du phosphogypse par l'entrée 4 de la goulotte est petite, et plus la fraction de phosphogypse évacuée par le système d'évacuation 1 de l'invention est faible. 10 Par extension, d'autres grandeurs associées telles que par exemple le débit d'évacuation de phosphogypse (avec un fonctionnement en continu du dispositif de filtration et du système d'évacuation selon l'invention) par le système d'évacuation de l'invention, sont également connues et contrôlées en variant l'angle d'ouverture du volet. L'angle d'ouverture a du volet 6 est de préférence compris entre 0° lorsque ledit volet 15 est fermé, et 90°, de manière davantage préférée 75°, lorsque le volet est ouvert. De préférence, le volet 6 est actionné par un ou plusieurs vérins 8 pneumatique(s), dont le fonctionnement est représenté sur les Figures 3A, 3B et 3C. Une extrémité du vérin est fixée à la conduite 11 qui communique avec la sortie 5 de la goulotte 3, ladite conduite permettant d'acheminer le phosphogypse sec vers un convoyeur à 20 bande 12. L'extrémité libre du vérin 8 est articulée à un bras 9, lui-même articulé, et de préférence solidaire, au volet 6. Lorsque le volet est fermé, sur la Figure 3A, le vérin 8 est comprimé et le bras 9 est abaissé. Le phosphogypse ne peut alors pas traverser la goulotte 3. L'extension du vérin 8 provoque la montée du bras 9, qui lui-même provoque l'ouverture du volet 6 par 25 rotation autour de son axe 7. Le phosphogypse peut alors traverser la goulotte 3 et pénétrer dans la conduite 11. Ainsi, le volet est partiellement ouvert selon un angle ai, correspondant à une section de passage 13, sur la Figure 3B, et totalement ouvert selon un angle a2, correspondant à une section de passage 13 plus grande, sur la Figure 3C. 30 De manière alternative, le volet 6 est actionné par un ou plusieurs moteur(s) électrique(s). Bien évidemment, le volet 6 peut être actionné par tout autre moyen adapté prévu à cet effet. Le phosphogypse traverse la goulotte 3 et passe ensuite de la goulotte à la conduite 11, pour être acheminé jusqu'au convoyeur à bande 12. Des bavettes 13 flexibles sont 35 avantageusement prévues afin d'assurer l'étanchéité entre la sortie de la conduite 11 et le 3059574 7 convoyeur à bande 12. Ce dernier assure alors la manutention du phosphogypse vers une zone définie. On précisera que la goulotte 3, le volet 6, et la conduite 11 sont conçues de manière à assurer une vitesse optimale d'acheminement du phosphogypse sans fluide porteur. De plus, 5 les matériaux constitutifs de ces trois éléments sont résistants à la corrosion et à l'abrasion provoquées par le phosphogypse. La fraction de phosphogypse restante FH, non récupérée par le système d'évacuation 1 de phosphogypse selon l'invention, est collectée dans le fond de la trémie 2 puis évacuée de ladite trémie par le système tiers. Comme indiqué précédemment, il s'agit en général d'un jet 10 d'eau généré par des buses 10 prévues à cet effet. Le débit du jet d'eau est contrôlé par des vannes en fonction du débit de phosphogypse afin de minimiser la consommation d'eau et d'énergie. En sortie de l'installation chimique, on a donc récupéré une fraction sèche FS de phosphogypse via le système d'évacuation 1 de phosphogypse selon l'invention, et une 15 fraction humide FH de phosphogypse via le système tiers. Ces deux fractions sont contrôlables et ajustables via l'angle d'ouverture a du volet 6, c'est-à-dire que l'on peut adapter les quantités relatives de phosphogypse évacuées par chaque système d'évacuation par rapport à la quantité initiale Mi de phosphogypse filtré. On connaît alors le ratio de fraction sèche sur la fraction humide R = FS/ FH. 20 La maîtrise du ratio R permet de mieux répondre aux besoins industriels survenant ultérieurement au procédé décrit. Pour conclure, le système d'évacuation de phosphogypse selon l'invention permet d'évacuer un débit de phosphogypse indépendamment de la cadence de production du dispositif de filtration, et sans altération des propriétés physiques et chimiques du 25 phosphogypse, notamment le taux d'humidité et la teneur en acide phosphorique, et sans perturbation des paramètres de fonctionnement du dispositif de filtration. REFERENCES 30 - US 2004/0089599 - US 938378 REVENDICATIONS1. Système d'évacuation (1) de phosphogypse d'un dispositif de réception (2) de phosphogypse, caractérisé en ce qu'il comprend une goulotte (3) dont l'entrée (4) est agencée de manière à communiquer avec le dispositif de réception (2) du phosphogypse, et un volet (6) mobile autour d'un axe de rotation (7), ledit volet (6) étant apte à s'ouvrir selon un angle (a) prédéterminé correspondant à une section prédéterminée de passage (13) d'une fraction de phosphogypse par l'entrée (4) de la goulotte (3), et à se fermer afin d'empêcher le passage du phosphogypse dans la goulotte. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée (4) de la goulotte (3) est située à l'intérieur du dispositif de réception (2) de phosphogypse. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (6) s'ouvre vers l'intérieur du dispositif de réception (2) du phosphogypse. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'angle (a) d'ouverture du volet (6) est compris entre 0° lorsque ledit volet est fermé et 90°, de préférence 75°, lorsque ledit volet est ouvert. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (6) est actionné par au moins un vérin (8) pneumatique ou électrique. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une conduite (11) communiquant avec la sortie (5) de la goulotte (3), permettant l'évacuation du phosphogypse de la goulotte (3) vers ladite conduite (11). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe de rotation (7) du volet (6) est agencé dans la goulotte (3) à la sortie (5) de la goulotte communiquant avec la conduite (11). 3059574 9 8. Système d'évacuation de phosphogypse, caractérisé en ce qu'il comprend un système d'évacuation selon l'une quelconque des revendications précédentes et un deuxième système d'évacuation permettant l'évacuation d'une deuxième fraction de la quantité de phosphogypse initialement présente à l'entrée du 5 dispositif de réception (2), de sorte que la somme des deux fractions correspond à ladite quantité de phosphogypse initialement présente à l'entrée du dispositif de réception (2). 9. Procédé d'évacuation de phosphogypse d'un dispositif de réception (2) de 10 phosphogypse, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par l'utilisation d'un système d'évacuation (1) selon les revendications 1 à 8, et en ce qu'il comprend une étape d'ouverture du volet (6) d'accès à la goulotte (3) selon un angle (a) prédéterminé, et une étape de circulation d'une fraction de phosphogypse depuis le dispositif de réception (2) dans la goulotte (3). 15 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de transfert de la fraction de phosphogypse depuis la goulotte (3) vers une conduite (11), permettant l'évacuation du phosphogypse de la goulotte (3).