Brevet FR3101791A1 — publié le 20210416

L’invention concerne un procédé de séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes de broyage des particules de matériaux, de génération d’un flux de gaz acheminant les particules broyées, de première séparation aéraulique sur ledit flux de gaz pour séparer les particules qu’il contient en une première fraction constituée de particules les plus grossières avec des densités variables et une deuxième fraction constituée de particules les plus fines, de deuxième séparation aéraulique sur ladite première fraction pour séparer les particules qu’elle contient en une troisième fraction constituée de particules les plus grossières et/ou les plus denses et une quatrième fraction constituée de particules les moins grossières et/ou les moins denses, de réinjection de troisième fraction ou de la quatrième fraction à l’entrée du broyage, et de récupération simultanée de la deuxième fraction ainsi que de la quatrième fraction ou de la troisième fraction, respectivement, comme produits de sortie. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé et installation de séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité Domaine technique de l’invention La présente invention concerne d’une façon générale les traitements de broyage et de séparation aéraulique de matériaux particulaires, et plus particulièrement les traitements de séparation de matériaux particulaires hétérogènes en termes de taille, de densité et de forme. Elle s’applique à des domaines variés et notamment au traitement des minerais, de déchets issus du bâtiment et des travaux publics, des matières végétales ou animales (ex : biomasse, produits alimentaires), des déchets d’origine électronique, etc. En référence à la Figure 1, les traitements de séparation de matériaux particulaires hétérogènes M en vue de séparer les uns des autres des constituants de natures différentes comprennent en général une 1 ère phase de broyage composée d’un broyeur B combiné à une classification CL1 par tailles destiné à séparer les particules en particules les plus grossières et en particules les plus fines jusqu’à atteindre une certaine gamme granulométrique, et une 2 nd phase classification CL2 successive à la 1 ère phase de broyage destinée à séparer les particules les plus fines et/ou les particules ayant des propriétés différentes (typiquement une classification densimétrique pour séparer les particules les plus denses des particules les moins denses). Dans certaines applications, les particules les plus denses sont des métaux que l’on souhaite récupérer à partir de déchets. Dans une telle approche connue, les particules les plus grossières issues de la première étape de séparation sont réinjectées à l’entrée du broyeur pour être à nouveau subdivisées. L’inconvénient notable de cette approche est l’aspect successif de CL2 qui n’entre en action qu’après la finalisation de l’action combinée de B et CL1. Ce qui peut amener dans certains cas à réduire l’efficacité de la classification CL2 ainsi que nécessiter une consommation énergétique importante pour l’action B combinée à CL1 qui doit traiter l’intégralité des matériaux. Présentation de l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice. La présente invention vise à améliorer les procédés de séparation de matériaux hétérogènes existants et à permettre, par une nouvelle combinaison simultanée du broyage avec les 2 classifications aérauliques, de générer une fraction contenant des particules classifiées à la fois en termes de granulométrie et de densité et une autre fraction également classifiée en termes de granulométrie et de densité (par exemple, une fraction avec des particules plus fines et plus denses et une deuxième fraction avec des particules plus grossières et moins denses. A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention se rapporte à un procédé de séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : (a) broyage des particules de matériaux, (b) génération d’un flux de gaz acheminant les particules broyées, (c) première séparation aéraulique sur ledit flux de gaz dans une première unité de séparation aéraulique pour séparer les particules qu’il contient en une première fraction constituée de particules les plus grossières avec des densités variables, et une deuxième fraction constituée de particules les plus fines, (d) deuxième séparation aéraulique sur ladite première fraction dans une seconde unité de séparation aéraulique pour séparer les particules qu’elle contient en une troisième fraction constituée de particules les plus grossières et/ou les plus denses et une quatrième fraction constituée de particules les moins grossières et/ou les moins denses, (e) réinjection de la troisième fraction ou de la quatrième fraction à l’entrée du broyage, et (f) récupération simultanée de la deuxième fraction ainsi que de la quatrième fraction ou de la troisième fraction, respectivement, comme produits de sortie. L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, la première séparation aéraulique comprend une classification dynamique associée à une récupération de particules. Selon un mode préféré de réalisation, la première fraction est récupérée hors flux de gaz et est convoyée mécaniquement vers un flux de gaz alimentant la deuxième unité de séparation aéraulique. De même, la deuxième séparation aéraulique comprend une classification dynamique associée à une récupération de particules. Selon un aspect particulier de la présente invention, la troisième ou la quatrième fraction est récupérée hors flux de gaz et est convoyée mécaniquement ou via le flux de gaz vers l’entrée de l’étape de broyage. De manière plus spécifique, lorsque ce procédé est appliqué à la séparation de matériaux particulaires contenant des matériaux métalliques et des matériaux non-métalliques plus légers que les matériaux métalliques, l’étape (e) comprend la réinjection de la troisième fraction à l’entrée du broyage pour récupérer une deuxième fraction comprenant des particules de granulométrie la plus fine avec une proportion en matériaux métalliques accrue par rapport aux particules de départ, et une quatrième fraction comprenant des particules de granulométrie la grossière et la moins dense avec une proportion en matériaux non-métalliques accrue par rapport aux particules de départ. La présente invention se rapporte également à une installation pour la séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité, caractérisée en ce qu’elle comprend : - un broyeur alimenté par un mélange hétérogène de particules à traiter, - un moyen pour engendrer en sortie du broyeur un flux gazeux contenant les particules issues du broyage, - un premier classificateur aéraulique recevant ledit flux gazeux et apte à générer une première fraction contenant les particules les plus grossières avec des densités variables et une deuxième fraction contenant les particules les plus fines, - un deuxième classificateur aéraulique recevant ladite première fraction et apte à générer une troisième fraction contenant des particules les plus grossières et/ou les plus denses et une quatrième fraction contenant des particules les moins grossières et/ou les moins denses, et - des moyens pour convoyer la troisième fraction ou la quatrième fraction vers l’entrée du broyeur. De préférence, le premier classificateur aéraulique comprend un classificateur dynamique associé à un récupérateur de particules. Avantageusement, l’installation comprend en outre une conduite pour réinjecter le flux d’air propre en sortie du récupérateur à l’entrée du broyeur. Plus précisément, comprend en outre un moyen de convoyage mécanique des particules de la première fraction jusqu’à un diffuseur interposé sur une conduite d’entrée du deuxième classificateur aéraulique. Selon un mode particulier de réalisation, le deuxième classificateur aéraulique comprend un deuxième classificateur dynamique associé à un deuxième récupérateur de particules. Selon un aspect spécifique, l’installation comprend en outre une conduite pour réinjecter le flux d’air propre en sortie du deuxième récupérateur de particules à l’entrée du deuxième classificateur dynamique, ou éventuellement à l’entrée du broyeur si la quatrième fraction retourne à ce dernier. Par ailleurs, de manière complémentaire, l’installation comprend en outre un moyen de convoyage mécanique ou aéraulique des particules de la troisième ou de la quatrième fraction jusqu’à l’entrée du broyeur. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1, déjà décrite en introduction, est un schéma général d’un procédé de séparation de matière particulaire hétérogène selon l’art antérieur (phase de broyage classifié, suivi d’une phase de 2nd classification), la figure 2 est un premier schéma général d’un procédé de séparation de matière particulaire hétérogène conforme à la présente invention, dans le cas où une troisième fraction retourne au broyeur, la figure 3 est une variante de la figure 2, dans le cas où la quatrième fraction retournant au broyeur, et la Figure 4 illustre un exemple d’une installation pour mettre en œuvre le procédé de la Figure 2. Procédé de séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : (a) broyage des particules de matériaux, (b) génération d’un flux de gaz acheminant les particules broyées, (c) première séparation aéraulique sur ledit flux de gaz dans une première unité de séparation aéraulique pour séparer les particules qu’il contient en une première fraction constituée de particules les plus grossières avec des densités variables, et une deuxième fraction constituée de particules les plus fines, (d) deuxième séparation aéraulique sur ladite première fraction dans une seconde unité de séparation aéraulique pour séparer les particules qu’elle contient en une troisième fraction constituée de particules les plus grossières et/ou les plus denses et une quatrième fraction constituée de particules les moins grossières et/ou les moins denses, (e) réinjection de la troisième fraction ou de la quatrième fraction à l’entrée du broyage, et (f) récupération simultanée de la deuxième fraction ainsi que de la quatrième fraction ou de la troisième fraction, respectivement, comme produits de sortie. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première séparation aéraulique comprend une classification dynamique associée à une récupération de particules. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la première fraction est récupérée hors flux de gaz et est convoyée mécaniquement vers un flux de gaz alimentant la deuxième unité de séparation aéraulique. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième séparation aéraulique comprend une classification dynamique associée à une récupération de particules. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la troisième ou la quatrième fraction est récupérée hors flux de gaz et est convoyée mécaniquement ou via le flux de gaz vers l’entrée de l’étape de broyage. Procédé selon la revendication 1, appliqué à la séparation de matériaux particulaires contenant des matériaux métalliques et des matériaux non-métalliques plus légers que les matériaux métalliques, caractérisé en ce que l’étape (e) comprend la réinjection de la troisième fraction à l’entrée du broyage pour récupérer une deuxième fraction comprenant des particules de granulométrie la plus fine avec une proportion en matériaux métalliques accrue par rapport aux particules de départ, et une quatrième fraction comprenant des particules de granulométrie la plus grossière et la moins dense avec une proportion en matériaux non-métalliques accrue par rapport aux particules de départ. Installation pour la séparation aéraulique en continu de matériaux particulaires constitués d’un mélange de particules hétérogène à la fois en granulométrie et en densité, caractérisée en ce qu’elle comprend : - un broyeur alimenté (100) par un mélange hétérogène de particules à traiter, - un moyen (510, 104) pour engendrer en sortie du broyeur un flux gazeux (F1) contenant les particules issues du broyage, - un premier classificateur aéraulique (200) recevant ledit flux gazeux et apte à générer une première fraction (F2) contenant les particules les plus grossières avec des densités variables et une deuxième fraction (F3) contenant les particules les plus fines, - un deuxième classificateur aéraulique (300) recevant ladite première fraction et apte à générer une troisième fraction (F5) contenant des particules les plus grossières et/ou les plus denses et une quatrième fraction (F4) contenant des particules les moins grossières et/ou les moins denses, et - des moyens (450) pour convoyer la troisième fraction (F5) ou la quatrième fraction (F4) vers l’entrée du broyeur. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier classificateur aéraulique (200) comprend un classificateur dynamique (210) associé à un récupérateur de particules (220). Installation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu ’ e lle comprend en outre une conduite (253) pour réinjecter le flux d’air propre en sortie du récupérateur (220) à l’entrée du broyeur (100). Installation selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu ’ e lle comprend en outre un moyen de convoyage mécanique des particules de la première fraction (F2) jusqu’à un diffuseur (335) interposé sur une conduite d’entrée (350) du deuxième classificateur aéraulique (300). Installation selon l’une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu e le deuxième classificateur aéraulique (300) comprend un deuxième classificateur dynamique (310) associé à un deuxième récupérateur de particules (320). Installation selon la revendication 11, caractérisé en ce qu ’ e lle comprend en outre une conduite (353) pour réinjecter le flux d’air propre en sortie du deuxième récupérateur de particules (320) à l’entrée du deuxième classificateur dynamique (310), ou éventuellement à l’entrée du broyeur (100) dans le cas où la quatrième fraction (F5) retourne à ce dernier. Installation selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu ’ e lle comprend en outre un moyen de convoyage mécanique ou aéraulique des particules de la troisième ou de la quatrième fraction jusqu’à l’entrée du broyeur (100).