BE1020574A3 - Procede de fabrication d'agglomerats a partir de matieres pulverulentes. - Google Patents

Description

Procédé de fabrication d’agglomérats à partir de matières pulvérulentes 1. Domaine de l’invention L’invention concerne un procédé de fabrication d’agglomérats à partir de matières pulvérulentes, en particulier de matières premières pour la fabrication du verre (ou matières vitrifiables). Plus précisément, l’invention concerne un procédé amélioré d’agglomération par voie humide de matières pulvérulentes pour la fabrication du verre, les agglomérats obtenus étant destinés à être introduits ultérieurement dans un four de fusion.

L’invention peut être utilisée notamment dans toutes les entreprises sujettes aux problèmes de la présence des « matières fines ».

2. Solutions de l’art antérieur

Dans presque toutes les industries et plus particulièrement les industries de fabrication du verre on retrouve dans les matières premières des « matières fines ». Que leur présence soit intentionnelle (broyage dans un but d’accélération cinétique) ou subie (récupération de poussières de filtre), celles-ci sont sujettes au même problème: l’envolement.

L’industriel considère - dépendant des conditions d’utilisation -une limite de taille de ces « matières fines » de l’ordre de la centaine de microns, ce qui empêche leur utilisation sans une mise en forme de ces produits.

L’art antérieur propose des procédés de granulation permettant de diminuer le taux de « matières très fines » et donc d’éliminer les problèmes d’envolement. Malheureusement, les granules obtenues par ces techniques renferment un taux élevé d’eau (environ 13% en poids). Avec ces granules, une étape de séchage avant leur utilisation est nécessaire représentant ainsi une consommation d’énergie supplémentaire.

Ainsi, différentes techniques d’agglomération alternatives au procédés de granulation ont vu le jour au cours des dernières années afin de réduire la quantité d’eau nécessaire à la compaction des « matières fines ».

Parmi celles-ci, différencions l’agglomération en voie sèche (sous l’effet d’une importante pression) de l’agglomération en voie humide (via une solution liante sous l’effet ou non d’une pression).

L’agglomération en voie humide fait appel, en fonction des impératifs techniques (matières organiques/inorganiques/bio-compatibles...) et économiques, à différents types de liants. Citons, entre-autres les silicates de sodium, la mélasse, l’hydroxyde de sodium, l’hydroxyde de calcium...

Il existe des procédés d'agglomération sans pression du type pelletisation et des procédés par pression telle que le briquetage. L'invention concerne la seconde de ces deux technologies.

Le document US 4 802 914 A décrit néanmoins un procédé d'agglomération par pelletisation (agglomération par voie humide) consistant à agglomérer les poussières à l'intérieur d'un tambour rotatif, en apportant en continu, en présence d'eau, un mélange de poussière et de liant. Les liants sont des polymères de haut poids moléculaire qui sont ajoutés avant, pendant ou après, lai mise en œuvre de sels inorganiques alcalins du type phosphate, chlorure ou carbonate. Il est également fait référence à la mise en œuvre de bentonite, utilisée comme agent liant, laquelle est un aluminium phyllo silicate, mélange complexe d'argile, de montmorillonite etc..., qui ne rentre pas dans la catégorie des silicates de métaux alcalins.

Parmi les procédés d'agglomération par pression utilisés à l'échelle industrielle, c'est la technique de " briquetage " qui est la plus développée. Cette technique d’agglomération a pour principaux avantages sa capacité importante (en termes de volumes traités) et sa flexibilité d'usage (agglomérats de multiples dimensions et formes). Le briquetage s'effectue par exemple, sur des presses à roues tangentes présentant des cavités qui impriment la forme désirée aux agglomérats aussi appelés briquettes. Il peut s'effectuer à chaud ou à froid, à des pressions très variables avec ou sans l'aide de liant.

La solution de l’agglomération est d’autant plus avantageuse qu’elle permet d’éviter : le risque de ségrégation, de séparation des différents constituants soit au cours du stockage en silo ou dans les trémies sous l’action de la gravité, soit sur les tapis transporteurs par suite des vibrations ; et l’envol des matières ou particules dites « fines » de la matière première vitrifïable (poussières) avec toutes les conséquences sur le rendement du four de fusion mais également sur la longévité des voûtes du four et des régénérateurs. De plus, cet inconvénient peut avoir un impact sur l’environnement, car les poussières qui s’envolent peuvent poser des problèmes dé pollution de l’air.

Par exemple, dans le domaine du verre, une agglomération classique de matières pulvérulentes est effectuée en utilisant un liant inorganique de type silicates de sodium (NaxSiOy, les indices x et y étant dépendant des propriétés agglomérantes désirées). Ceux-ci sont généralement utilisés à des concentrations comprises entre 0 et 5% en poids par rapport à la matière sèche c’est-à-dire la matière première. On les retrouve habituellement sous forme de solution (waterglass) ou de granules (métasilicate de sodium). Ce liant est impératif pour permettre la formation de l’agglomérat, il facilite l’adhésion des matières pulvérulentes entre elles et donc l’agglomération du mélange. On parle alors de « agglomération par voie humide ».

Ces liants ont malheureusement un prix de l’ordre de 700€/T et représentent donc un coût pour l’industrie.

De plus, la quantité d’eau mise en œuvre dans un procédé d’agglomération de matières pulvérulentes est un paramètre importante afin d’obtenir une agglomération efficace. Ainsi, la teneur en eau qui est usuellement mise en œuvre est de 0 à 15% en poids par rapport à la charge à agglomérer. Cependant, plus la quantité d’eau présente dans les agglomérats est élevée plus l’énergie nécessaire pour les sécher avant leur utilisation sera élevée. Plusieurs alternatives ont été étudiées quant à la nature, la quantité de liant, quant à la manière d’ajouter le liquide liant à la matière pulvérulente, etc... (voir notamment les brevets FR1556285, US 3969100 et US 4031175). Par exemple, dans le domaine du verre si les agglomérats contiennent une quantité d’eau élevée (par exemple supérieur à 5%), ceux-ci doivent être séchés avant leur utilisation afin de garantir leur stabilité pour leur manutention ultérieure mais également afin d’éviter leur éclatement lors de leur introduction dans le four de fusion du fait de l’évaporation brutale de l’eau qu’ils contiennent. La teneur en eau des matières premières utilisées pour la fabrication du verre et destinées à être introduite dans le four de fusion sous forme d’agglomérats et en particulier sous forme de briquettes est classiquement de l’ordre de 2 à 6% en poids.

L’étape de séchage des agglomérats et en particulier des briquettes « humides » se produit dans un séchoir du type, par exemple, à tambour rotatif ou à lit fluidisé, et permet d’obtenir des agglomérats « secs » présentant une teneur en eau idéale.

Compte-tenu du prix des liants classiquement utilisés, il existe donc un besoin de trouver une alternative moins coûteuse à leur utilisation.

3. Objectifs de l’invention L’invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l’art antérieur.

Plus précisément, un objectif de l’invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de fournir un procédé efficace d’agglomération par voie humide qui permet de réduire les coûts liés à la fabrication du verre.

Un autre objectif de l’invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de fournir un procédé d’agglomération par voie humide qui permet de réduire voire supprimer le problème d’envolement des « matières fines ».

Un autre objectif de l’invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de fournir un procédé d’agglomération par voie humide qui permet d’obtenir des agglomérats et en particulier des briquettes avec un taux d’humidité garantissant leur stabilité et leur facilité de manutention ainsi qu’un taux résiduel de particules fines non agglomérées relativement bas.

Un autre objectif de l’invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, est de fournir un procédé d’agglomération qui permette de réduire la consommation en énergie.

Un autre objectif de l’invention dans au moins un de ses mode de réalisation est de fournir un procédé d’agglomération qui permet de recycler les déchets et notamment les déchets verriers.

Un autre objectif de l’invention dans au moins un de ses mode de réalisation est de fournir un procédé d’agglomération qui permet de réduire la consommation de matières premières.

L’invention, dans au moins un de ses modes de réalisation, a encore pour objectif de fournir une solution aux désavantages de l’art antérieur qui soit simplifiée et économique.

4. Exposé de l’invention

Conformément à un mode de réalisation particulier, l’invention concerne un procédé de fabrication d’agglomérat à partir de matières pulvérulentes comprenant les étapes suivantes : a) mélange d’au moins une matière première pulvérulente, b) ajout au mélange de l’étape a) d’une solution liante, c) introduction du mélange obtenu à l’étape b) dans un équipement de compression, d) compression du mélange.

Selon l'invention, la solution liante ajoutée au mélange de matière premières pulvérulentes est une solution de carbonate de sodium.

Le principe général de l’invention repose sur l’utilisation d’un composé inorganique très peu coûteux, le carbonate de sodium, capable d’agglomérer de manière efficace des matières pulvérulentes et en particulier des matières pulvérulentes verrières.

Ainsi, l’invention propose une alternative aux liants classiquement utilisés pour agglomérer des matières pulvérulentes qui est moins coûteuse et très efficace.

Selon l’invention, une étape d’élimination de l’air présent dans le mélange comprenant les matières pulvérulentes et la solution liante est mise en œuvre entre l’étape d’introduction du mélange d’au moins une matière première pulvérulente et de la solution liante dans un équipement de compression (étape c)) et l’étape de compression du mélange (étape d)) du procédé.

Dans un des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’étape d) comprend une étape de pré-compression au moyen d’une vis de pré-compression ou d’un piston. On entend par « vis de pré-compression », une vis d’Archimède servant à acheminer les matières jusque dans la zone de compression.

En fonction de la géométrie de la vis et des paramètres utilisés, celle-ci peut servir à appliquer une pression préalable à la compression.

Le volume d’air comprimé dans les pores des matières pulvérulentes peut limiter la vitesse d’agglomération et causer des fissures, affaiblir ou même détruire les agglomérats formés. Ainsi, l’élimination de l’air comprimé dans les pores des matières pulvérulentes permet de réduire voire supprimer ces phénomènes.

Dans un des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’étape de compression du mélange d’au moins une matière première pulvérulente mélangée à la solution liante est suivie d’une étape de séchage des agglomérats à une température comprise entre 100°C et 150°C.

Ainsi, l’eau comprise dans les agglomérats obtenus après compression est éliminée. Le séchage permet d’obtenir des agglomérats plus stables pour leur manutention ultérieure mais également d’éviter leur éclatement par exemple lors de leur introduction dans un four du fait de l’évaporation brutale de l’eau qu’ils contiennent.

Dans un des modes de réalisation particuliers de l’invention, l’étape de compression du mélange d’au moins une matière première pulvérulente mélangée à la solution liante est suivie d’une étape de pré-chauffage des agglomérats à une température comprise entre 200 et 800°C.

Par exemple, dans la fabrication du verre, l’étape de préchauffage des agglomérats avant leur introduction dans un four de fusion permet de diminuer la consommation d’énergie.

Selon l’invention, le procédé comprend étape de préparation de la solution liante mise en œuvre pour l’agglomération des matières pulvérulentes comprenant une étape de dissolution du carbonate de sodium dans de l’eau.

Afin d’obtenir une bonne cohésion entre les différents particules constituant la matière pulvérulente, le carbonate de sodium sous formé solide est mis en solution puis ajouté à la matière pulvérulente. Le mélange est alors soumis à une évaporation de l’eau. Ainsi, une bonne cohésion entre les différentes particules est obtenue évitant alors les problèmes d’envolement des « fines » particules tout en diminuant les coûts liés à l’agglomération.

Il est entendu que le carbonate de sodium peut être mis en solution préalablement à son addition dans la matière pulvérulente ou ajouté directement dans la matière pulvérulente et mis en solution en ajoutant de l’eau au mélange.

Dans un des modes de réalisation particuliers de l’invention, les matières pulvérulentes sont constituées de matières premières destinées à la fabrication du verre dans un four de fusion ou matières vitrifiables. Typiquement, ces matières vitrifiables comprennent entre autres, du sable de silice, du calcaire, de la dolomie, de l’alumine, du feldspath, du carbonate de sodium et du sulfate de sodium ou sulfate de calcium. D’autres ingrédients sont également souvent présents dans ces matières vitrifiables tels que des colorants (oxydes de fer, de cobalt, de chrome,...) et des éléments dits formateurs (PbO, MgO, ZnO, BaO,...). Dans le cas de ce mode de réalisation, les agglomérats obtenus par le procédé selon l’invention sont destinés à être introduits ultérieurement dans un four de fusion, soit immédiatement après leur fabrication soit après une période de stockage. Dans le cas particulier où les matières pulvérulentes sont constituées de matières vitrifiables, ce type d’agglomération permet d’améliorer certains paramètres de fusion tels qu’une augmentation supplémentaire du rendement de fusion ou une diminution plus importante du phénomène de ségrégation.

Selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention, la quantité de la solution liante ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 20% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes. De préférence, la quantité de solution liante ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 10% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes. Plus préférentiellement, la quantité de solution liante ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 5% en poids par rapport au mélange de matières premières. Encore plus préférentiellement, la quantité de solution liante ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 3% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes.

Ainsi, la quantité de solution liante ajoutée au mélange de matières pulvérulentes est importante car elle impacte sur la résistance des agglomérats formés.

Selon une mise en œuvre avantageuse de l’invention, les agglomérats non séchés possèdent une teneur en eau comprise entre 2 et 10% en poids. De préférence, les agglomérats possèdent une teneur en eau comprise entre 3 et 6% en poids.

Ainsi, le procédé de fabrication d’agglomérats selon l’invention permet d’obtenir des agglomérats en faible teneur en eau. Cette faible teneur en eau est avantageuse car plus elle est faible moins il est nécessaire de sécher les agglomérats avant leur utilisation; réduisant ainsi la consommation d’énergie et la perte de temps.

L’invention concerne donc également les agglomérats obtenus par le procédé de fabrication selon l’invention. Les agglomérats selon l’invention peuvent prendre différentes formes.

Les agglomérats selon un mode particulier de l’invention sont des briquettes. Les briquettes peuvent prendre la forme de coussins, amandes.

Les agglomérats selon un mode particulier de l’invention présentent une faible teneur en eau.

Selon un mode préférentiel de l’invention, les agglomérats sont obtenus à partir de matières premières destinées à la fabrication du verre dans un four de fusion. Ces agglomérats peuvent représenter la totalité des matières premières nécessaire à la fabrication du verre. Ainsi, le four pourra être alimenté uniquement avec des agglomérats selon l’invention. Ces agglomérats peuvent être aussi combinés avec les matières premières telles qu’entre autres, du sable de silice, du calcaire, de la dolomie, de l’alumine, du feldspath, du carbonate de sodium qui sont ajoutés individuellement puis mélangés et introduits dans le four.

Les avantages des agglomérats sont les mêmes que ceux du procédé de fabrication permettant de les obtenir, ils ne sont pas détaillés plus amplement.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs.

5. Description d’au moins un mode de réalisation de l’invention

Le procédé de l’invention est un procédé de fabrication d’agglomérats à partir de matières pulvérulentes. Par « matières pulvérulentes », on entend un composé qui est sous forme de poudre et qui comprend une proportion significative de particules dites « fines ». Le diamètre moyen de ces particules fines est typiquement inférieur à environ 100 microns.

Il est entendu que les matières pulvérulentes peuvent comprendre un mélange de particules de tailles différentes. Par exemple, ces particules peuvent avoir une taille comprise entre lpm à lOOOpm. Selon un mode particulier de l’invention, les particules pulvérulentes comprennent des particules de taille inférieure à 800pm. Selon un autre mode de réalisation, les matières comprennent des particules de taille inférieure à 200pm.

Par exemple, dans la fabrication du verre, du verre recyclé est de plus en plus utilisé comme matière première. Un des avantages à son utilisation est le fait de diminuer le prélèvement dans le milieu naturel du sable mais aussi de diminuer la consommation d’énergie. En effet, fondre du verre récupéré, communément appelé le calcin, pour fabriquer du verre neuf nécessite moins d'énergie que pour fondre les matières premières entrant dans la composition du verre.

La qualité du verre produit en partie ou en totalité à partir du verre recyclé dépend de la qualité du verre usagé de départ. La qualité du verre est principalement déterminée par le taux de contaminants présents dans le verre usagé à recycler. Les contaminants ou impuretés les plus couramment trouvés comprennent : les CSP : céramiques, pierres, porcelaine/porcelaine de Chine; du fer et les métaux non-ferreux, des types de verre spéciaux (quartz, la céramique, verre contenant du plomb, de l’opale), des déchets organiques : papier, plastique...

Dans la plupart des industries de traitement du verre usagé , les contaminants sont séparés du verre afin de fournir une matière première utilisable pour la production du verre. Le verre usagé recyclé est ensuite broyé formant ainsi un calcin comprenant des particules de tailles différentes. Ces particules peuvent avoir une taille comprise entre 1 pm à 1 OOOpm. De préférence, le calcin comprend des particules de taille inférieure à 800pm. La distribution de ces particules et en particulier celle des « fines » particules est importante car elle affecte le processus de fusion. Ainsi les « fines » particules, qui sont sujettes au problème d’envolement conduisent à une attaque plus rapide des voûtes du four (aussi appelé réfractaire) et surtout des régénérateurs.

L’invention propose donc un procédé d'agglomération qui permet d’agglomérer/compacter le calcin comprenant un taux élevé de « fines particules » afin d’éviter le problème d’envolement et de détérioration du réfractaire et des régénérateurs.

De manière générale, on entend par « agglomération », un procédé consistant à augmenter la taille d’un solide généralement finement divisé ou pulvérulent par utilisation de la pression, de l’agitation de particules en milieu humide, de la chaleur... Elle est basée sur l'adhésion des particules entre elles pour l'obtention d'agglomérats de taille supérieure.

Le procédé d’agglomération selon l’invention permet de: donner une forme finie à partir de matière pulvérulentes, par exemple le calcin, former un mélange homogène de plusieurs matières premières, améliorer les caractéristiques de manipulation des matières pulvérulentes, éviter les problèmes de prise en masse, améliorer les caractéristiques d'écoulement des « fines » particules, contrôler la solubilité, améliorer l'efficacité chimique, énergétique, des matières premières, améliorer les caractéristiques de manutention pour le transport, lé stockage et la reprise des matières premières.

Selon le procédé de l’invention, au moins une matière première pulvérulente est tout d’abord mélangée, par exemple dans un mélangeur à axe horizontal, ensuite une solution liante de carbonate de sodium est ajoutée au mélange d’au moins une matière pulvérulente. La solution de carbonate de sodium est par exemple ajoutée sous forme de spray. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la solution de carbonate de sodium est ajoutée à une quantité comprise entre 1,3 et 20% en poids par rapport à la matière première pulvérulente. Le tout est alors mélangé pendant 1 à 10 minutes et de préférence entre 3 et 5 minutes.

Selon un mode particulier de l’invention, lorsque le carbonate de sodium est ajouté à une quantité comprise entre 15 et 20%, une première quantité de carbonate est préalablement dissoute dans de l’eau et la seconde quantité de carbonate de sodium est directement ajoutée sous forme de poudre au mélange de matière pulvérulente. En effet, la solubilité du carbonate de sodium - fonction de la température - est telle qu’à la concentration de saturation, tout carbonate de sodium ajouté ne sera plus dissout.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la quantité de carbonate de sodium ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 10% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes.

Selon un mode de réalisation plus préféré de l’invention, la quantité de carbonate de sodium ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 5% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes.

Selon un mode de réalisation encore plus préféré de l’invention, la quantité de carbonate de sodium ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 3% en poids par rapport au mélange de matières premières pulvérulentes.

Lorsque la quantité de carbonate de sodium ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes est comprise entre 1,3 et 10%, et de préférence entre 1,3 et 5% et encore plus préférentiellement entre 1,3 et 3%, le carbonate de sodium est préalablement dissout dans de l’eau, la solution de carbonate de sodium ainsi obtenue est ajoutée au mélange de matières premières pulvérulentes.

Par exemple, 1,5g de carbonate de sodium dissouts dans 5ml d’eau (la température de la solution peut être ajustée aux environs de 40°C pour augmenter la solubilité et faciliter la dissolution des grains) sont ajoutés à 100g de matières premières pulvérulentes.

Le mélange comprenant les matières pulvérulentes et la solution de carbonate de sodium est alors introduit dans l’équipement permettant l’agglomération. Le procédé d’agglomération selon l’invention a notamment recours à la pression en présence de carbonate de sodium en tant que liant.

Les procédés ayant recours à la pression sont par exemple basés sur une compression à faible-moyenne pression ou à haute pression. Par exemple, les presses à roues tangentes sont utilisées préférentiellement pour agglomérer des matières premières pulvérulentes et plus particulièrement les matières pulvérulentes destinées à la fabrication du verre dans un four de fusion. Les agglomérats ou briquettes ainsi produits sont plus facilement manipulables et présentent une résistance mécanique dès la sortie de la presse. La briquette peut représenter une agglomération des déchets recyclés préalablement triés, broyés et densifiés ou encore une agglomération des matières premières nécessaires à la production du verre telles que du sable de silice, du calcaire, de la dolomie, de l’alumine, du feldspath, du carbonate de sodium, pour obtenir une pièce/un agglomérat de taille supérieure. La briquette est élaborée suivant une forme adaptée à l’alimentation du four. La briquette obtenue peut prendre différentes forme, par exemple de type coussin, amande...

Durant le procédé d’agglomération et particulièrement durant l’étape de compression, le volume d'air comprimé dans les pores des particules entraîne une diminution de la vitesse d’agglomération. Ce phénomène peut causer des fissures, affaiblir ou même détruire les agglomérats formés. Ainsi selon un mode particulier de l’invention, l’étape d’introduction du mélange comprenant les matières premières pulvérulentes et la solution de carbonate de sodium dans par exemple une presse est suivie d’une étape d’élimination de l’air. Cette étape d’élimination de l’air peut être réalisée simultanément avec une étape de précompression. L’étape de pré-compression est notamment nécessaire lorsque le mélange de matières premières pulvérulentes est riche en matières premières peu plastique telles que les « fines » particules (de taille inférieur à lOOpm). Ainsi, le mélange est pré-comprimé, notamment grâce à un piston qui est introduit, en même temps que le mélange comprenant les matières premières pulvérulentes et la solution de carbonate de sodium, dans la presse. L’air comprimé dans lés pores des particules peut ainsi être éliminé durant cette étape de pré-compression.

Le mélange est ensuite comprimé par exemple grâce à presse et notamment grâce à une presse à roues tangentes ou une presse de type cylindrique. En fonction de la presse utilisée et de la pression appliquée, en général entre 50 à 500 bars, des agglomérats de formes différentes peuvent être obtenus. Ainsi des briquettes de forme cylindrique, amande ou encore coussin peuvent être obtenus.

A la sortie de la presse, les briquettes ainsi produites sont facilement manipulables et présentent une résistance mécanique suffisante.

En fonction de la teneur en eau, les briquettes pourront être séchées durant 1 minute à 90 minutes, de préférence durant 1 à 60 minutes, encore plus préférentiellement durant 1 à 10 minutes à une température comprise entre 100 et 150°C afin d’obtenir des agglomérats plus stables pour leur manutention ultérieure mais également d’éviter leur éclatement par exemple lors de leur introduction dans un four du fait de l’évaporation brutale de l’eau qu’elles contiennent. Les briquettes peuvent alors être stockées plus facilement et plus longtemps avant leur utilisation.

Ainsi, le procédé selon l’invention est basé sur l'adhésion des particules entre elles pour l'obtention d'agglomérats de taille supérieure facilement stockables, manipulables et surtout qui permettent de réduire considérablement le problème d’envolement des « matières fines ».

Bien entendu, l’invention n’est pas limitée aux exemples de réalisation mentionnés ci-dessus.

En particulier, l’Homme du Métier pourra apporter toute variante dans la presse utilisée et la forme des agglomérats. De même, l’invention n’est pas limitée au domaine du verre.

L’invention s’applique également à toutes les industries confrontées au problème d’envolement des « matières fines ».

Exemples (conformes à l’invention)

Exemple 1 — Des agglomérats ont été fabriqués selon le procédé de l’invention au départ du batch de matières pulvérulentes suivant :

Le batch selon la composition du tableau présente la granulométrie cumulée suivante : - 80% en poids de particules de taille inférieure à 200pm, - 60% en poids de particules de taille inférieure à ΙΟΟμιή, 20% en poids de particules de taille inférieure à 10pm

Le batch a été mélangé dans un mélangeur à axe horizontal durant 3 minutes. Une solution de carbonate de sodium a été ajoutée progressivement sous forme de spray. La solution de carbonate de sodium a été préparée en dissolvant 37,5g de carbonate de sodium dans 100ml d’eau soit une concentration de 375g/l. Le carbonate de sodium est de préférence solubilisé à une température optimale de 42°C.

Le mélange de matières pulvérulentes/liant a ensuite été introduit dans une presse cylindrique de type HERZOG HTP40 dans laquelle a été appliquée une pression de 2T/cm2 afin de former des briquettes sous forme cylindrique.

Ainsi des briquettes cylindriques de 150g avec un diamètre de 50mm et une longueur de 37mm, contenant environ 6% en poids d’eau ont été obtenues. Les briquettes ont été préalablement séchées ou non pendant 60 minutes à 120°C avant d’être introduites dans un four à fusion afin de former du verre.

Les briquettes obtenues selon l’invention présentaient une très bonne résistance mécanique et résistaient à une chute de 2m de hauteur. Ainsi, les briquettes préalablement séchées présentaient une résistance à une surcharge d’un poids supérieur à 120kg au test d’écrasement (crush test) et les briquettes non séchées résistaient à une surcharge d’un poids inférieur à 10-20kg.

Le batch fin de matières premières, c’est-à-dire suivant la composition du tableau ci-dessus, aggloméré sous forme de briquettes cylindriques et introduit dans un four de fusion permet de diminuer fortement la température de fusion mais surtout permet de diminuer considérablement le problème d’envolement des particules dites «fines» de la matière première vitrifiable (poussières) avec toutes les conséquences sur le rendement du four de fusion mais également sur la longévité des voûtes du four, notamment par la détérioration du réfractaire et surtout des régénérateurs.

A titre comparatif, ce même batch a été introduit sans étape préalable d’agglomération dans un four de fusion. Les inventeurs ont observé la présence de petits agrégats de sable après 25 minutes dans le four de fusion. Ces agrégats ne sont pas présents lorsque le batch fin de matières premières a été aggloméré avant son introduction dans le four afin de former du verre.

D’autres tests ont été également effectués dans une presse à roues tangentes afin d’obtenir des briquettes sous forme de coussin ou amande et des résultats similaires ont été obtenus.

Exemple 2 - Des agglomérats ont été fabriqués selon le procédé de l’invention au départ de calcin comprenant 30 à 40% de particules « fines » de tailles inférieure à lOOpm.

Du calcin, c’est-à-dire du verre recyclé, comprenant 30 à 40% de particules «fines» de tailles inférieure à lOOpm a été mélangé comme pour l’exemple 1 dans un mélangeur à axe horizontal en présence d’une quantité de carbonate de sodium comprises entre 0.5% et 2% en poids ajoutée sous forme de spray (ratio environ 1/3 liant-eau).

Le mélange a ensuite été introduit dans une presse à roue tangente de type B220B®. Une traction nominale d’environ 500kg/h a alors été appliquée. Des briquettes en forme d’amande, comprenant environ 5% d’eau, ont été ainsi obtenues et séchées à 120°C. Les briquettes obtenues présentaient une résistance à une surcharge d’un poids supérieur à 50kg et proche de 100kg

Les briquettes séchées ont été alors introduites dans le four à fusion.

Comme pour l’exemple 1, le calcin comprenant 30 à 40% de particules « fines » de tailles inférieure à lOOpm, aggloméré sous forme de briquettes sous forme de coussin ou amande et introduit dans un four de fusion permettait de diminuer fortement la température de fusion mais surtout permettait de diminuer considérablement le problème d’envolement des particules dites « fines » de la matière première vitrifiable (poussières) avec toutes les conséquences sur le rendement du four de fusion mais également sur la longévité des voûtes du four, notamment par la détérioration du réfractaire et surtout des régénérateurs. Ainsi grâce à l’invention, les coûts de production du verre sont diminués grâce à l’utilisation du verre recyclé, et la durée de vie du four de fusion est allongée puisque le problème d’envolement des « matières fines» est supprimé tout en gardant un verre de qualité. L’invention présente également un intérêt environnemental puisque le prélèvement de matières premières du verre telles que le sable, la dolomie est moins important.

Exemple 3 - Des agglomérats ont été fabriqués selon le procédé de l’invention au départ de calcin comprenant comme matières pulvérulentes 100% de particules de taille inférieure à 600pm.

Comme pour l’exemple 2, des briquettes en forme de coussin ou amande ont été préparées à l’aide d’une presse à roues tangentes à partir d’un f mélange au départ de calcin comprenant comme matières pulvérulentes 100% de particules de tailles inférieure à 600pm et d’une solution de carbonate de sodium à une quantité comprise entre 3 et 10% en poids par rapport au calcin. Les briquettes ont été également séchées à 120°C. Les briquettes ainsi séchées présentaient une résistance mécanique de l’ordre de 100-125kg.

Comme pour les exemples 1 et 2, les mêmes avantages sur le four et la production du verre ont été observés.

Exemple comparatif - Mesure de la résistance des agglomérats formés en fonction de la quantité de liant et de sa nature.

Les mesures ont été réalisées au moyen d’un dispositif constitué d’un étau et d’un capteur de force.

Des agglomérats cylindriques de 150g ont été formés en variant la quantité de solution, sa concentration et le type de liant utilisé. Ainsi, du silicate de sodium, du carbonate de sodium et un mélange de silicate de sodium et de carbonate de sodium ont été testés à différentes quantités.

La quantité de liant ajouté au mélange est un paramètre important. Ainsi les liants ont été dissouts dans de l’eau (30g pour 100ml et ajoutés dans le mélange constitué de calcin (ie constitué de particules de taille inférieure à 600pm) à raison de 0.5 à 5% en poids par rapport au mélange.

Les inventeurs ont montré qu’une augmentation de la quantité de liant mène à une augmentation de la résistances des agglomérats formés. Ainsi, pour des quantités équivalentes comprises entre 1 et 3% de silicate de sodium ou de carbonate de sodium, les agglomérats obtenus présentaient une résistance pouvant atteindre 3000N.

L’utilisation du carbonate de sodium au lieu du silicate de Sodium permet d’atteindre de très bonnes résistances des agglomérats.

Ainsi, les inventeurs ont montré qu’au moyen d’un liant très peu coûteux, à savoir le carbonate de sodium, des agglomérats présentant une forte résistance étaient obtenus permettant leur manipulation, leur stockage et leur transport très aisément tout en évitant le problème d’envolement.

Claims (15)

1. Procédé de fabrication d’agglomérat à partir de matières pulvérulentes comprenant les étapes suivantes : a) mélange d’au moins une matière première pulvérulente, b) ajout au mélange de l’étape a) d’une solution liante, c) introduction du mélange obtenu à l’étape b) dans un équipement de compression, d) compression du mélange, caractérisé en ce que ladite solution liante est une solution de carbonate de sodium.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’entre les étapes c) et d) est mise en œuvre une étape d’élimination de l’air présent dans le mélange comprenant au moins une matière première pulvérulente et la solution liante.

3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l’étape d) comprend une étape de pré-compression au moyen d’un piston ou d’une vis de pré-compression.

4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape d) est suivie d’une étape de séchage des agglomérats à une température comprise entre 100°C et 150°C.

5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’étape dj est suivie d’une étape de préchauffage des agglomérats à une température comprise entre 200°C et 800°C

6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une étape de préparation de la solution liante comprenant une étape de dissolution du carbonate de sodium dans de l’eau.

7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matières pulvérulentes sont constituées de matières premières destinées à la fabrication du verre dans un four de fusion.

8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la solution liante est comprise entre 1,3 et 20% en poids par rapport au mélange de matières premières.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la solution liante est comprise entre 1,3 et 10% en poids par rapport au mélange de matières premières.

10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qùe la solution liante est comprise entre 1,3 et 5% en poids par rapport au mélange dè matières premières.

11. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la solution liante est comprise entre 1,3 et 3% en poids par rapport au mélange de matières premières.

12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que les agglomérats obtenus à l’étape d) et non encore séchés possèdent une teneur en eau comprise entre 2 et 10% en poids.

13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les agglomérats obtenus à l’étape d) possèdent une teneur en eau comprise entre 3 et 6% en poids.

14. Agglomérat caractérisé en ce qu’il est obtenu par le procédé selon les revendications 1 à 13.

15. Agglomérat selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il est obtenu à partir de matières premières destinées à la fabrication du verre dans un four de fusion.