Brevet FR3134730A1 — publié le 20231027

Installation modulaire compacte pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive La présente invention concerne une installation modulaire compacte pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive et l’utilisation de l’installation modulaire selon l’invention pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile. L’invention permet avantageusement de pouvoir fabriquer facilement, et à moindres coûts, des quantités faibles à modérées d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Titre de l’invention Installation modulaire compacte pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive La présente invention concerne une installation modulaire compacte pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive et l’utilisation de l’installation modulaire selon l’invention pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile . Les précurseurs d’explosifs sont généralement fabriqués sur site en mélangeant une phase aqueuse comprenant des nitrates et constituant un comburant avec une phase huileuse contenant un agent tensioactif et constituant un combustible. Le mélange sur site pour la fabrication de précurseurs d’explosifs permet de limiter les risques liés au transport. La phase aqueuse est généralement préparée par dissolution de nitrates d’ammonium et/ou de nitrates de sodium et/ou de nitrates de calcium dans de l’eau avec ajout d’additifs pour favoriser la gazéification et éventuellement des additifs permettant d’ajuster le pH de la phase aqueuse. De sorte à faciliter la dissolution des nitrates, dont la proportion pondérale se situe aux alentours de 80 %, l’eau est chauffée à une température d’au moins 65 °C. La phase huileuse comprend un mélange de différents corps gras végétaux et/ou minéraux et d’agents tensioactifs. La phase huileuse peut par exemple être obtenue par mélange d’huiles minérales neuves ou récupérées, telles que des huiles de paraffine ou de fioul avec une quantité d’agents tensioactifs dans une proportion de 10 à 30 % du total de la phase huileuse. La phase huileuse est généralement chauffée entre 40 et 90 °C de sorte à réduire l’écart de température avec la phase aqueuse et favoriser leur mélange. Pour l’obtention de l’émulsion constituant un précurseur d’explosif, un prémix ou pré-émulsion de faible viscosité est préparé dans une cuve à l’aide de moyens d’agitation. La faible viscosité de cette pré-émulsion confère une stabilité et une consistance insuffisantes à cette pré-émulsion pour la préparation d’un explosif, c’est pourquoi un dispositif de cisaillement est utilisé pour augmenter la viscosité de cette pré-émulsion. L’émulsion constituant le précurseur d’explosif sera ultérieurement rendue explosive par ajouts et mélange de réactifs chimiques tel qu’une solution de nitrite de sodium et/ou des agents sensibilisants solides tels que des microsphères de verre dans des unités de fabrication sur site juste avant utilisation comme explosif. De sorte à limiter les risques et tenir compte de la spécificité de l’émulsion constituant le précurseur d’explosif il a été proposé dans l’art antérieur de préparer celle-ci sur site à l’aide d’une installation modulaire transportable et pouvant être montée sur site. Pour faciliter le transport des différents éléments nécessaires pour la préparation de l’émulsion, ces derniers sont transportés dans plusieurs conteneurs qui vont être agencés sur place. Il existe également des installations modulaires comprenant plusieurs conteneurs permettant de ne pas réaliser les différentes étapes de préparation du précurseur de l’émulsion au sein d’un même conteneur. Cependant, la présence de nombreux conteneurs ne facilite pas leur transport, leur agencement et la modularité de l’installation. Une grande surface est également nécessaire pour ce type d’installation. De plus, ces installations sont destinées à la préparation de grandes quantités de précurseurs d’émulsion explosive, de l’ordre de 10 000 tonnes par an et ne sont donc pas adaptées pour la production de plus faibles quantités et à plus faibles coûts. Il existe donc un besoin de disposer d’une installation pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive, qui soit de taille mesurée, peu complexe, facile à installer, facile à démonter et à transporter de sorte à pouvoir préparer facilement et dans des conditions sécurisées sur ou à proximité du site de mise en œuvre d’une composition explosive, un précurseur d’émulsion explosive apte à être utilisé pour la préparation d’une composition explosive. Il existe notamment un besoin de disposer d’une installation modulaire dont la mise en œuvre est simple, rapide, peu coûteuse, sécurisée, et facile à mettre en œuvre pour la préparation de faibles quantités ou quantités modérées de précurseur d’émulsion explosive, par exemple de l’ordre de 1500 à 2500 t/an. En particulier, il existe un besoin de disposer d’une installation modulaire de taille mesurée pour la préparation de faibles quantités de précurseur d’émulsion explosive de sorte à limiter les coûts de préparation mais également pour pouvoir avantageusement préparer à la demande les quantités nécessaires de précurseur d’émulsion explosive pour la préparation d’une composition explosive et ainsi favoriser l’obtention d’une composition explosive présentant de bonnes caractéristiques pyrotechniques. Il existe aussi un besoin de disposer d’une utilisation d’une installation modulaire pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive qui soit simple, rapide, peu coûteux, sécurisé, facile à mettre en œuvre sur ou à proximité du site de mise en œuvre d’une composition explosive. A cet effet, la présente invention fournit avantageusement une installation pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive dont les éléments la composant sont avantageusement aptes à être réunis au sein d’un seul conteneur, et une utilisation de ladite installation pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive répondant aux besoins existants susmentionnés. La Demanderesse s’est rendu compte qu’il était possible de disposer d’une installation pour la préparation d’un précurseur d’émulsion explosive, qui soit de taille mesurée, peu complexe, facile à installer, à démonter et à transporter de sorte à pouvoir préparer de façon sécurisée sur site, un précurseur d’émulsion explosive et en particulier en des quantités faibles à modérées. La Demanderesse s’est également rendu compte qu’il était possible d’utiliser l’installation modulaire selon l’invention pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile, qui soit facile et peu couteux à mettre en œuvre et ce, même pour des quantités faibles à modérées. En conséquence, un premier objet de l’invention concerne une installation modulaire (1) pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile comprenant : - une première cuve (2) pour la préparation d’une phase aqueuse comprenant un premier moyen de chauffage (3) et des premiers moyens d’agitation de la phase aqueuse (4), la première cuve communiquant avec des premiers moyens de circulation par pompage (5) de a) la phase aqueuse directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) pour la préparation de l’émulsion inverse d’eau, b) de l’eau d’alimentation de la première cuve depuis une cuve de stockage d’eau, et c) du nitrate depuis une cuve de stockage du nitrate (7), - une deuxième cuve (8) pour la préparation d’une phase huileuse comprenant un deuxième moyen de chauffage (9) et des deuxièmes moyens d’agitation de la phase huileuse (10), ladite deuxième cuve communiquant avec des deuxièmes moyens de circulation par pompage (11) de d) la phase huileuse depuis la deuxième cuve directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) et e) des composants de la phase huileuse depuis des cuves externes de stockage des composants (12) vers la deuxième cuve (8), - au moins une troisième cuve de stockage (13) de l’émulsion communiquant avec le dispositif de cisaillement (6) via des troisièmes moyens de circulation par pompage (14) de f) l’émulsion inverse d’eau dans l’huile - un moyen de fourniture de fluide caloporteur (15) pour alimenter en fluide caloporteur le premier (3) et deuxième (9) moyens de chauffage ladite installation étant caractérisée en ce que le moyen de fourniture de fluide caloporteur (15) est une chaudière à eau chaude et en ce que le premier moyen de chauffage (3) est un échangeur thermique tubulaire de forme hélicoïdale composé de deux tubes disposés en quinconce. Un deuxième objet de l’invention concerne l’utilisation de l’installation modulaire selon le premier objet de l’invention pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile. L’utilisation selon l’invention permet avantageusement de pouvoir fabriquer facilement, et à moindres coûts, des quantités faibles à modérées d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile. La représente une vue en perspective de l’installation selon l’invention, sur laquelle on distingue - une première cuve (2) pour la préparation d’une phase aqueuse comprenant un premier moyen de chauffage (3) qui est un échangeur thermique tubulaire de forme hélicoïdale composé de deux tubes disposés en quinconce, des premiers moyens d’agitation de la phase aqueuse (4), la première cuve communiquant avec des premiers moyens de circulation par pompage (5) de a) la phase aqueuse directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) pour la préparation de l’émulsion inverse d’eau, b) de l’eau d’alimentation de la première cuve depuis une cuve de stockage d’eau, et c) du nitrate depuis une cuve de stockage du nitrate (7), - une deuxième cuve (8) pour la préparation d’une phase huileuse comprenant un deuxième moyen de chauffage (9) et des deuxièmes moyens d’agitation de la phase huileuse (10), ladite deuxième cuve communiquant avec des deuxièmes moyens de circulation par pompage (11) de d) la phase huileuse depuis la deuxième cuve directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) et e) des composants de la phase huileuse depuis des cuves externes de stockage des composants (12) vers la deuxième cuve (8), - au moins une troisième cuve de stockage (13) de l’émulsion communiquant avec le dispositif de cisaillement (6) via des troisièmes moyens de circulation par pompage (14) de f) l’émulsion inverse d’eau dans l’huile et - un moyen de fourniture de fluide caloporteur (15) qui est une chaudière à eau chaude pour alimenter en fluide caloporteur le premier (3) et deuxième (9) moyens de chauffage. La représente une vue en perspective de l’installation selon l’invention comprenant une quatrième cuve (16) pour la préparation d’une pré-émulsion composée du mélange de la phase aqueuse et de la phase huileuse, ladite cuve comprenant des troisièmes moyens d’agitation (17) et communiquant avec la première cuve (2) via les premiers moyens de circulation par pompage (5), avec la deuxième cuve (8) via les deuxièmes moyens de circulation par pompage (11) et avec le dispositif de cisaillement (6) via des quatrièmes moyens de circulation par pompage de la pré-émulsion (18). La représente l’installation selon l’invention dans laquelle plusieurs éléments sont compris dans un même conteneur (A). La représente la première cuve (2) comprenant un premier moyen de chauffage, qui est un échangeur thermique tubulaire de forme hélicoïdale composé de deux tubes disposés en quinconce. Installation modulaire (1) pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile comprenant : - une première cuve (2) pour la préparation d’une phase aqueuse comprenant un premier moyen de chauffage (3) et des premiers moyens d’agitation de la phase aqueuse (4), la première cuve communiquant avec des premiers moyens de circulation par pompage (5) de a) la phase aqueuse directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) pour la préparation de l’émulsion inverse d’eau, b) de l’eau d’alimentation de la première cuve depuis une cuve de stockage d’eau, et c) du nitrate depuis une cuve de stockage du nitrate (7), - une deuxième cuve (8) pour la préparation d’une phase huileuse comprenant un deuxième moyen de chauffage (9) et des deuxièmes moyens d’agitation de la phase huileuse (10), ladite deuxième cuve communiquant avec des deuxièmes moyens de circulation par pompage (11) de d) la phase huileuse depuis la deuxième cuve directement ou indirectement vers un dispositif de cisaillement (6) et e) des composants de la phase huileuse depuis des cuves externes de stockage des composants (12) vers la deuxième cuve (8), - au moins une troisième cuve de stockage (13) de l’émulsion communiquant avec le dispositif de cisaillement (6) via des troisièmes moyens de circulation par pompage (14) de f) l’émulsion inverse d’eau dans l’huile - un moyen de fourniture de fluide caloporteur (15) pour alimenter en fluide caloporteur le premier (3) et deuxième (9) moyens de chauffage ladite installation étant caractérisée en ce que le moyen de fourniture de fluide caloporteur (15) est une chaudière à eau chaude et en ce que le premier moyen de chauffage (3) est un échangeur thermique tubulaire de forme hélicoïdale composé de deux tubes disposés en quinconce. Installation modulaire selon la revendication 1 dans laquelle le deuxième moyen de chauffage (9) est un échangeur thermique tubulaire de forme hélicoïdale. Installation modulaire selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle le premier (3) et le deuxième moyen de chauffage (9) sont disposés au niveau de tout ou partie de la périphérie interne des parois de respectivement la première cuve (2) et de la deuxième cuve (8). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes dans laquelle le premier moyen de chauffage (3) est disposé sur au moins 50 % de la hauteur de la périphérie interne de la paroi de la première cuve (2). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes dans laquelle : - la première cuve (2) pour la préparation de la phase aqueuse, - le premier (3) et deuxième moyen (9) de chauffage, - les premiers (4) et deuxièmes (10) moyens d’agitation, - les premiers (5), deuxièmes (11) et troisièmes (14) moyens de circulation par pompage, - la deuxième cuve (8) pour la préparation de la phase huileuse, - le dispositif de cisaillement (6) et - la chaudière d’eau chaude (15), sont compris dans un premier conteneur (A). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comprend une quatrième cuve (16) pour la préparation d’une pré-émulsion composée du mélange de la phase aqueuse et de la phase huileuse, ladite cuve comprenant des troisièmes moyens d’agitation (17) et communiquant avec la première cuve (2) via les premiers moyens de circulation par pompage (5), avec la deuxième cuve (8) via les deuxièmes moyens de circulation par pompage (11) et avec le dispositif de cisaillement (6) via des quatrièmes moyens de circulation par pompage de la pré-émulsion (18). Installation modulaire selon les revendications 5 et 6 dans laquelle la quatrième cuve (16), les troisièmes moyens d’agitation (17) et les quatrièmes moyens de circulation par pompage (18) de la pré-émulsion sont compris dans le premier conteneur (A). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens de fourniture d’énergie électrique pour alimenter en électricité au moins les moyens de circulation par pompage (5, 11, 14, 18) et les moyens d’agitation (4, 10, 17). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce qu’elle est dépourvue de cuve tampon destinée à recueillir de façon temporaire l’émulsion f) avant son stockage dans au moins une troisième cuve de stockage (13). Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que la troisième cuve pour le stockage (13) de l’émulsion f) est pourvue de moyens de prélèvement de ladite émulsion. Installation modulaire selon l’une des revendications 6 à 10 caractérisée en ce que la première (2), deuxième (8), troisième (13) et la quatrième (16) cuves comprennent des ouvertures obturables par lesquelles sont connectées des conduites de transfert de fluide entre lesdites cuves et/ou des câbles électriques. Installation modulaire selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que : - la première cuve (2) comprend au moins a) une ouverture par laquelle passe une portion de conduite de transfert de la phase aqueuse depuis la première cuve (2) directement ou indirectement vers le dispositif de cisaillement (6), une portion de conduite de transfert de fluide caloporteur entre les moyens de fourniture de fluide caloporteur (15) et le premier moyen de chauffage (3), et une portion de conduite d’alimentation en eau de la première cuve (2) depuis une cuve de stockage d’eau (19) et b) une ouverture par laquelle passe une portion de conduite de transfert du nitrate depuis une cuve de stockage du nitrate (7) - la deuxième cuve (8) comprend au moins une ouverture par laquelle passe une portion de conduite de transfert de la phase huileuse depuis la deuxième cuve (8) directement ou indirectement vers le dispositif de cisaillement (6), une portion de conduite de transfert de fluide caloporteur entre les moyens de fourniture de fluide caloporteur (15) et le deuxième moyen de chauffage (9), et des portions de conduite d’alimentation en composants de la phase huileuse depuis des cuves de stockage externes (12) - la troisième cuve de stockage comprend au moins une ouverture par laquelle passe une portion de conduite de transfert de l’émulsion f) depuis le dispositif de cisaillement (6). Utilisation de l’installation modulaire selon l’une des revendications 1 à 12 pour la fabrication d’un précurseur d’émulsion explosive constitué d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile. Utilisation selon la revendication 13 comprenant : a) une étape de préparation d’une phase aqueuse par dissolution du nitrate dans de l’eau en chauffant, b) une étape de préparation d’une phase huileuse par mélange de composants comprenant au moins un corps gras végétal et/ou minérale et un agent tensioactif en chauffant, c) une étape de préparation d’une émulsion inverse d’eau dans l’huile dans laquelle la phase aqueuse et la phase huileuse sont, directement ou sous forme de pré-émulsion, soumises à un cisaillement.