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La présente invention concerne un procédé de traitement de matières fortement chargées de produits combustibles et plus spécialement de schistes houillers appelés "schistes de flottation", en vue de leur transformation en pâtes plus ou moins plastiques, analogues à celles qui sont habituellement utilisées dans l'industrie céramique, de façon à permettre soit leur évaouation facile à une décharge tout en observant les impératifs de cette dernière, soit leurs éventuelles utilisations
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comme, par exemple, pour la production de matériaux céramiques, avec le souci, en cours de traitement, de récupérer le maximum de sous-produits.
Les matières considérées sont celles qui, comme les schistes houillers appelés "schistes de flottation", se trouvent en suspension dans un liquide, la plupart du temps, de ' l'eau, à l'état très divisé. Ce qui va suivre s'adresse aux schistes houillers de flottation pris comme exemple, mais il va de soi que la présente invention englobe normalement le cas général prévu -1-dessus
Les schistes houillers considérés sont les résidus provenant du lavage des charbons bruts de faible granulométrie, On sait qu'à la fin des opérations de lavage, on obtient des eaux chargées de solides très fin , dans un état de très grande division, et cela, à raison de quelques centaines de grammes par litre de la liqueur ainsi réalisée.
Ces solides contiennent encore un certanin pourcentage de combustibles divers qui, pour fixer les idées, leur confèrent un pouvoir calorifique inférieur, mesuré sur produits secs, compris, en moyenne, entre 1000 et 2,500 Eilocalories par kilogramme.
Il est, en général, considéré comme non rentable de récupérer par des opérations de séparation plus poussées, ces combustibles, ou de récupérer ces solides eux-mêmes comme combustibles possibles. De plus, l'évacuation des eaux où ils se trouvent en suspension, eaux appelées "liqueurs de flottation" pose un problème important dont les solutions sont onéreuses et le plus souvent très délicates. Les moyens normalement utilisés ont pour but la concentration des suspensions initiales afin de pouvoir manipuler le concentré obtenu et de permettre son évacuation. Ils sont, en ordre principal : épandage dans des mares avec concentration par évaporation naturelle, décantation et infiltration de
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l'eau dans le sol, utilisation de filtres-presses, filtres à vide et centrifugeuses.
Certains schistes résistent à tous les traitements de concentration connus à ce jour et il ne reste plus alors qu'à les emmagasiner avec l'eau dans d'immenses mares, ce qui finit, tôt ou tard, par poser des problèmes de saturation du sol, de manque de place et parfois par menacer certaines exploitations minières d'un ralentissement et même d'un éventuel arrêt.
Or, on a trouvé que ces liquides, à condition de subir un traitement partiel préalable, permettaient l'obtention d'une pâte dont la préparation fait l'objet de la présente invention. Cette pâte dont la consistance est réglable à volonté, peut, de ce fait, et entr'autres possibilités, être utilisée, au ' même titre que n'importe quelle autre pâte, pour la fabrication de produits céramiques de toutes sortes, et elle permet de pouvoir évacuer les produits très fins, dont elle est constituée, aux terrils ou autres décharges, et cela beaucoup plus facilement que par tout autre procédé et sans présenter une quelconque impossibilité.
Le procédé de traitement des solides et de préparation de la pâte, procédé qui peut faire face, en particulier, aux difficultés présentées par les sohistes résistant aux traitements connus ou employés habituellement, dont il a été parlé ci-avant, est fondé sur la possibilité de se servir de ces mêmes solides comme combustible ce qui permet de mettre en oeuvre toute la gamme des moyens qu'autorise la récupération des chaleurs sensibles, réglées aux températures souhaitées, pour faire face aux besoins que présentent les divers stades repris ci-après et aussi à des besoins annexes,
La liqueur sortant des installations de séparation du charbon et des schistes fins de la mine, est divisée en deux lots.
Le premier lot, le plus faible, ne subit aucun
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traitement. Il rejoint, tel quel, le second lot, après son traitement propre, pour former avec lui la pâte désirée, lui apportant en particulier l'eau de malaxage, la cohésion demandée, et, en corollaire, un certain pouvoir calorifique.
Le second lot, nettement plus important suit, avant de rejoindre le premier,la succession de traitements ci-après :
La liqueur, se comportant pratiquement comme de l'eau ordinaire, est introduite comme agent de refroidissement dans un échangeur où cheminent les cendres très chaudes, calcinées, provenant d'une étap, ultérieure où le solide, utilisé comme combustible, s'est calciné, comme on le verra par la suite.
Tout en se réchauffant, la lique@r refroidit les cendres à la température désirée et acquiert, grâce à ce réchauffement, certaines qualités qui ont une influence certaine @ur les moyens suivants visant à la concentration du solide. Ainsi, les centrifugeuses, les décanteurs t les filtres voient leur rendement augmenter notablement et, d'autre part, le système procédant par évaporation de l'eau véhioulant le solide grâce à la chaleur sensible des fumées provenant, elles aussi, du stade de calcination ultérieur, volt son action renforcée comme devant traiter une liqueur déjà chaude. D'autre part, on assure de ce fait la récupération maximale possible des chaleurs sensibles disponibles, ce qui confère à ce procédé sa rentabilité maximale.
Par ces diverses phases opératoires préliminaires de traitement, à déterminer suivant les cas, on obtient, à volonté, soit une liqueur très concentrée, mais encore pompable, soit une pâte de plus en plus consistante, allant de la boue sensiblement liquide à la pâte ferme et même, si l'on veut, au produit sec, pulvérulent ou aggloméré en boulettes, par exemple. Tous les stades sont possibles de même que toutes les présentations physiques désirées pour le produit concentré.
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Par des moyens de manutention et d'introduction connus en eux-mêmes, pompes ordinaires, pompes à boues, vis à rubans, hélices de poussée, distributeurs de poudres ou de granules, on amène ces produits initiaux au stade suivant du traitement. Ce stade consiste à évaporer l'eau résiduelle, si elle existe, et à faire brûler complètement ou suivant un pourcentage réglable à volonté, le combustible contenu dans le solide, de façon 4 porter ce solide à une température supérieure à 600 C,de préférence de 800 C à 850 C. A ce stade du traitement, on obtient un résidu calciné, devenu sensiblement inerte, et des fumées chargées de vapeur d'eau, à une température très voisine de celle qui a commandé la marché du traitement thermique, Il est alors possible, par des moyens appropriés,
de récupérer les chaleurs sensibles existant dans le résidu, les fumées et la vapeur d'eau et de les utiliser comme il 'a été mentionné ci-avant, ou pour d'autres buts, en cas d'excédent,
Le résidu pulvérulent obtenu, formé de cendres calcinées très fines aux températures de marche indiquées, est alors mélangé au premier lot et forme avec lui, compte-tenu de pourcentages relatifs réglables à volonté, une pâte chaude plus ou moins molle, à la consistance désirée, qui peut être, suivant les cas et les moyens, évacuée ou destinée à une utilisation ultérieure, comme par exemple, destinée à constituer le premier stade de la fabrication de produits céramiques, utilisant nécessairement la mode de traitement thermique décrit dans le brevet belge n 585.774 du 17 Décembre 1959,
dans le brevet belge N 586.074 du 28 Décembre 1959 ou dans la demande de brevet belge n 19.645.du 28 Octobre 1965 pour :"Procédé de cuisson de matières céramiques chargées d'éléments combustibles, notamment de schistes houillers et appareillage destiné à la mise en oeuvre d'un tel procédé" cette demande ayant été déposée aux noms conjoints des Demanderesses.
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Diverses modifications peuvent être apportées au traitement de ce second lot sans pour cela sortir du oadre de la présente invention, comme, par exemple, la suppression du refroidissement du pulvérulent par éohangeur et mélange direct de oe pulvérulent par plongée brutale dans la liqueur du premier lot ce qui provoque une évaporation intense de l'eau, demande un premier lot, en quantité relative. plus important et permet, par ce moyen différent, mais moins précis, l'obtention d'une pâte analogue.
On peut aussi ne faire la séparation des deux lots qu'après avoir procédé au traitement préliminaire de concentration.
On peut encore, grâce au séchage poussé à fond dans le stade de la concentration par évaporation aveo obtention d'un solide sec, pulvérulent, non décarboné, mélanger ce solide ultra-fin et combustible à un combustible annexe et par là obten' un combustible appauvri utilisable, par exemple, dans les centrales électriques. En mélange avec de la liqueur, ce produit sec peut aussi la transformer en boue ou en pâte afin de pouvoir l'amener au stade de la calcination.
Pour le stade du traitement dont il a été question ci-dessus :séchage après concentration préalable, épuisement partiel ou complet des matières combustibles contenues dans le solide et calcination de ce solide, on utilisera de façon avantageuse un réacteur à suspension ou à couche fluidisée, à solide auxiliaire ou non, soufflé aveo de l'air chaud ou froid, suroxygéné ou non, ou avec des fumées oxydantes plus ou moins chaudes. Dans ce réacteur, l'eau résiduelle est évaporée, les solides sont calcinés et le combustible est brûlé, fournissant ainsi partiellement ou complètement la chaleur nécessaire au séchage et à la calcination, le reste de la chaleur, si un appoint
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s'avère nécessaire, étant fourni par un combustible quelconque extérieur, suivant des procédés connus en eux-mêmes.
Il va de soi que, suivant la ou les méthodes choisies, les proportions relatives des lots, les degrés de concentration visés au cours du ou des traitements préliminaires, les degrés d'épuisement des matières combustibles, la consistance de la pâte finale, de même que toutes autres déterminations seront établis à l'aide de calculs et de raisonnements connus des spécialistes de la thermique industrielle, en tenant compte des possibilités de concentration des eaux chargées, possibilités qui varient d'un cas à l'autre, et du pouvoir calorifique des solides en suspension, de façon à réduire au maximum les besoins en combustibles extérieurs de l'ens le du traitement depuis la concentration des eaux chargées jusqu'à l'obtention de la pâte finale,
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs,
permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La fig. 1, donnée en exemple, présente un schéma de réalisation industrielle dans le cas qui apparat! comme le plus complexe, celui où le solide en suspension n'est susceptible d'être concentré que par évaporation de l'eau qui le véhicule, aveo, en fin de traitement, l'obtention d'une pâte destinée à la fabrication de produits céramiques et qui doit, de ce fait, présenter des caractéristiques bien déterminées et parfaitement obtenues.
La fig. 2 montre une variante plus simple d'un agencement du même genre.
La liqueur initiale sortant d'un lavoir 1 est divisée en deux lots au droit d'un embranchement diviseur 2 dans des organes de transfert appropriés.
Un premier lot suivant une branche 3 est dirigé
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directement vers un malaxeur final 18.
Le second lot par une branche 4 suit l'itinéraire de transformation ci-après il entre tout d'abord dans un échangeur de refroidissement de cendres 5 d'où il sort par un organe 6 de transport, réchauffé au mieux après avoir refroidi ces mêmes cendres. Il est dirigé ensuite vers un répartiteur 7 qui en envoie une certaine quantité sur un organe de transport 8 vers un sécheur 10 et le reste par un organe transporteur 9 directement vers un mélangeur 12.
La liqueur chaude, passant dans le séoheur 10, y perd toute son eau et les résultats de cette transformation sont des fumées chargées de vapeur d'eau sortant par l'évacuation 22 et qui peuvent être perdues dans l'atmosphère ou passer dans un condenseur de vapeur, et un solide granulé ou pulvérulent, sec et chaud, à la sortie 11 du sécheur est dirigé, lui aussi, vers le mélangeur 12, Le sécheur 10 est alimenté par les fumées à température très élevée, chargées de vapeur d'eau en provenance d'un réacteur en suspension, appelé "fluidiseur", comme cela apparaîtra ci-après et un complément de chaleur, si nécessaire, peut lui être fourni par une source extérieure 25.
Le mélangeur 12 donne alors une pâte crue, homogène et chaude à la consistance choisie qui, par un organe de transport 13, est ensuite introduite dans le fluidiseur 14.
Dans ce dernier s'opèrent la vaporisation finale, la combustion des matières inflammables et combustibles et la calcination des solides inertes sous l'action du comburant arrivant par une entrée 23. Les fumées très chaudes chargées de vapeur d'eau par la sortie 20 sont envoyées au sécheur par un conduit 21 et les cendres calcinées, par une sortie 15 et par un transporteur 16, au refroidisseur 5.
Les gaz libérés comme les cendres sont sensiblement à la même température que celle qui a conduit
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le traitement thermique dans le fluidiseur 14. Un complément de chaleur, si nécessaire, peut être fourni au fluidiseur par une source extérieure 24,
Les cendres refroidies à la température désirée à la sortie 17 du refroidisseur 5 sont amenées à un malaxeur final 18 où, mélangées à la liqueur initiale arrivant par l'organe de transport 3, elles donnent avec ladite liqueur après malaxage, une pâte finale, la plus chaude possible, compatible avec les traitements ultérieurs propres aux techniques de l'Industrie céramique, livrée à la sortie 19 dudit malaxeur final 18.
Il va de soi que l'ensemble ainsi décrit peut être complété, où le besoin s'en fait sentir, par des bacs, réservoirs, silos, trémies, eux-mêmes desservis par des alimentateurs, doseurs, transporteurs, élévateurs, assurant la marche générale.
Tout un appareillage de régulation et de contrôle peut permettre une marche entièrement automatique apportant à chacun des stades tous les réglages désirée avec la précision souhaitée. De môme tous les autres problèmes de ventilation, isolation, chauffages annexes et autres techniques sont résolus par l'utilisation des matériels industriels habituellement utilisés et faisant normalement face à ce qui leur est demandé dans les diverses phases des opérations.
Ce schéma peut, suivant les cas, être aménagé, soit en simplifiant les circuits, soit en les modifiant, compte-tenu en particulier des caractéristiques du solide en suspension et de la destination de la pâte finale.
Ainsi, à la fig. 2, le schéma prévu correspond à un cas beaucoup plus simple où le solide peut être centrifugé et décanté, et où la pâte finale est tout simplement évacuée à la décharge. Le processus est alors le suivant :
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La liqueur sortant du lavoir 1 est divisée en deux lots par un répartiteur 2.
Un premier lot par un organe de transport 3 est dirigé directement vers un malaxeur final 14a et le second lot, véhiculé par un organe de transport 4, subit les transformations décrites ci-après :
I1 passe d'abord dans une centrifugeuse 5a qui en concentre une partie sous forme d'une pâte froide et molle collectée à la sortie 6a et qui rejette le reste par une évacuation 7a, beaucoup plus fluide qu'à l'initial, dans un bassin de décantation 8a, Après décantation on recueille de l'eau claire à une sortie 17a et une pâte molle et froide à une sortie 9a, analogue à la pâte concentrée dans l'échangeur à cendres de la fig, 1. Ces pâtes sont trop molles pour être mises ainsi, seules, à la décharge.
Les deux pâtes recueillies aux sorties 6a et 9a sont amenées dans un mélangeur 10 et, par une sortie 11a de ce dernier, sont envoyées dans un fluidiseur 12a, Dans le fluidiseur 12a s'opèrent comme oi-dessus la vaporisation finale, la combustion et la calcination. Les cendres et granulés obtenus à la sortie 13a sont envoyés dans un malaxeur 14a où ils rejoignent le premier lot dans lequel ils sont plongés brutalement. Il s'ensuit une évaporation intense de l'eau du premier lot et la pâte obtenue est chaude au maximum. Elle peut être aussi ferme que l'on veut et ainsi, lors de son évacuation et de sa mise à la décharge, elle continue à sécher, cela pour éviter, par la suite, la saturation en eau de cette décharge et de son terrain et en corollaire les phénomènes de fluage et d'éboulement qui pourraient suivre.
La vapeur trouve une sortie 18a vers une évacuation ou une récupération et la pâte trouve une sortie 15a.
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Une récupération très importante se situe à la sortie 16a du fluidiseur 12a dans les fumées du fluidiseur chargées de vapeur d'eau à très haute température. Elle peut se concevoir, en ordre principal, sous deux formes : - par l'intermédiaire d'une chaudière spéciale utilisant comme fluide chauffant ces mêmes fumées, on produit de la vapeur qui, entraînant un turbo-alternateur, donnera de l'électricité ; dans la plupart des cas cette production d'éleotricité fait face aux besoins des installations, avec un excédent sensible ; - dans un sécheur annexe, une part supplémentaire de la liqueur initiale, (ou bien les pâtes en provenance de la centrifugeuse et des bassins de décantation) peuvent être séchées à coeur.
Le pulvérulent sec obtenu peut être considéré, étant donné son extrême division, comme un combustible utili- sable dans les centrales électriques.
En ordre secondaire on peut prévoir par exemple le chauffage de locaux, les séchages divers d'autres produits, et toutes autres possibilités où, avoir à sa disposition des fluides très chauds est toujours très intéressant. Il faut noter d'ailleurs que dans le cas de la fig. 2 la température du trai- tement thermique en fluidiseur a tout avantage à être portée à 1.000 C environ, et même plus à volonté.
Ces installations sonv plus simples que celles de la fig. 1, parce qu'elles ne prévoient pas d'utilisation éven- tuelle de la pâte finale et que, de ce fait, l'ensemble demande beaucoup moins de précisions, dans le détail.
Il va de soi que concurremment à ces deux réalisa- tions qui peuvent être considérées comme des extrêmes, toute la gamme de solutions analogues ou intermédiaires peut être envisagée sans, pour cela, sortir du cadre même de 1invention.
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En plus, il faut citer les possibilités à. divers stades de condensation de vapeur avec récupération d'une eau pure qui peut être recyclée dans les installations minières.
Dans certains cas cet aspect particulier des possibilités de l'invention ne serait pas à négliger. L'invention comprend bien entendu, outre les procédés ci-dessus décrits, les appareillages et toutes leurs variantes qui sont propres à en assurer la mise en oeuvre et les produits obtenus par lesdits procédés et appareillage% - REVENDICATIONS -
1.
Procédé de traitement de matières fortement chargées de produits comtastible, plus spécialement mais non exclusivement de schistes houillers dénommés "schistes de flottation", caractérisé par le fait que ces matières sont divisées en deux lots dont l'un, traité, est soumis, après préparation, à une action thermique à relativement haute température, principalement par combustion desdits produits combustibles, qui amène ainsi la matière de ce lot à l'état sec et calciné, puis on mélange ces produits secs et calcinés à l'autre lot précité, amené tel quel au mélange, pour former une pâte.
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The present invention relates to a process for the treatment of materials heavily loaded with fuel products and more especially coal shale called "flotation shale", for their transformation into more or less plastic pulps, similar to those which are usually used in the ceramic industry, so as to allow either their easy evaouation at a discharge while observing the requirements of the latter, or their possible uses
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as, for example, for the production of ceramic materials, with the concern, during treatment, to recover the maximum of by-products.
The materials considered are those which, like coal shales called "flotation shales", are found in suspension in a liquid, mostly water, in a highly divided state. The following applies to coal flotation shales taken as an example, but it goes without saying that the present invention normally encompasses the general case provided for -1 above.
The coal shales considered are the residues resulting from the washing of crude coals of small particle size, We know that at the end of the washing operations, we obtain water loaded with very fine solids, in a state of very large division, and that, at the rate of a few hundred grams per liter of the liquor thus produced.
These solids still contain a certain percentage of various fuels which, to fix ideas, give them a lower calorific value, measured on dry products, included, on average, between 1000 and 2.500 Eilocalories per kilogram.
It is, in general, considered uneconomic to recover by further separation operations, these fuels, or to recover these solids themselves as possible fuels. In addition, the evacuation of water where they are in suspension, water called "flotation liquors" poses a significant problem whose solutions are expensive and most often very delicate. The purpose of the means normally used is to concentrate the initial suspensions in order to be able to handle the concentrate obtained and to allow its evacuation. They are, in main order: spreading in ponds with concentration by natural evaporation, settling and infiltration of
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water in the soil, use of filter presses, vacuum filters and centrifuges.
Some shales resist all the concentration treatments known to date and all that remains is to store them with the water in huge ponds, which ends up, sooner or later, causing soil saturation problems. , lack of space and sometimes by threatening some mining operations with a slowdown and even a possible shutdown.
Now, it has been found that these liquids, on condition of undergoing a preliminary partial treatment, make it possible to obtain a paste, the preparation of which is the subject of the present invention. This paste, the consistency of which is adjustable at will, can, therefore, and among other possibilities, be used, like any other paste, for the manufacture of ceramic products of all kinds, and it allows to be able to evacuate the very fine products, of which it is made, to the slag heaps or other landfills, and this much more easily than by any other process and without presenting any impossibility.
The process of treating solids and preparing the dough, a process which can face, in particular, the difficulties presented by the sohists resisting the known or commonly employed treatments, which have been discussed above, is based on the possibility to use these same solids as fuel, which makes it possible to use the whole range of means authorized by the recovery of sensitive heat, set to the desired temperatures, to meet the needs presented by the various stages listed below and also for additional needs,
The liquor coming out of the mine's coal and fine shale separation facilities is divided into two batches.
The first batch, the weakest, does not suffer any
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treatment. It joins, as it is, the second batch, after its own treatment, to form the desired paste with it, in particular providing it with the mixing water, the required cohesion, and, as a corollary, a certain calorific value.
The second batch, much larger, follows, before joining the first, the following series of treatments:
The liquor, behaving practically like ordinary water, is introduced as a cooling agent into an exchanger where very hot, calcined ashes pass through, coming from a later stage where the solid, used as fuel, is calcined. , as we will see below.
While heating up, the liquor cools the ashes to the desired temperature and acquires, thanks to this heating, certain qualities which have a certain influence on the following means aimed at the concentration of the solid. Thus, the centrifuges, the decanters and the filters see their efficiency increase notably and, on the other hand, the system proceeds by evaporation of the water transporting the solid thanks to the sensible heat of the fumes coming also from the calcination stage. later, its action is reinforced as if it were to treat an already hot liquor. On the other hand, this ensures the maximum possible recovery of the sensitive heat available, which gives this process its maximum profitability.
By these various preliminary operating stages of treatment, to be determined according to the case, one obtains, at will, either a very concentrated liquor, but still pumpable, or a more and more consistent paste, ranging from substantially liquid mud to firm paste. and even, if desired, with a dry, powdery or pelleted product, for example. All stages are possible, as are all desired physical presentations for the concentrated product.
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By means of handling and introduction known in themselves, ordinary pumps, slurry pumps, ribbon screws, thrust propellers, powder or granule distributors, these initial products are brought to the next stage of treatment. This stage consists in evaporating the residual water, if it exists, and in burning completely or according to an adjustable percentage at will, the fuel contained in the solid, so as to bring this solid to a temperature above 600 ° C., preferably. from 800 C to 850 C. At this stage of the treatment, a calcined residue is obtained, which has become substantially inert, and fumes loaded with water vapor, at a temperature very close to that which has driven the heat treatment market. is then possible, by appropriate means,
to recover the sensible heats existing in the residue, the fumes and the water vapor and to use them as it 'was mentioned above, or for other purposes, in case of excess,
The pulverulent residue obtained, formed of very fine calcined ash at the indicated operating temperatures, is then mixed with the first batch and forms with it, taking into account the relative percentages adjustable at will, a more or less soft hot paste, with the desired consistency. , which can be, depending on the case and the means, evacuated or intended for a later use, such as for example, intended to constitute the first stage of the manufacture of ceramic products, necessarily using the heat treatment method described in Belgian patent no. 585,774 of December 17, 1959,
in Belgian patent No. 586,074 of December 28, 1959 or in Belgian patent application No. 19,645 of October 28, 1965 for: "Process for firing ceramic materials loaded with fuel elements, in particular coal shale and equipment intended for setting implementation of such a process "this application having been filed in the joint names of the Applicants.
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Various modifications can be made to the treatment of this second batch without departing from the scope of the present invention, such as, for example, the elimination of the cooling of the pulverulent by exchanger and direct mixing of the pulverulent by abrupt immersion in the liquor of the first batch. which causes intense evaporation of the water, requires a first batch, in relative quantity. more important and allows, by this different means, but less precise, to obtain a similar paste.
It is also possible to separate the two batches only after having carried out the preliminary concentration treatment.
It is also possible, thanks to the thorough drying in the stage of concentration by evaporation with the obtaining of a dry, powdery, non-carbon free solid, to mix this ultra-fine and combustible solid with an auxiliary fuel and thereby obtain a fuel. depleted usable, for example, in power plants. When mixed with liquor, this dry product can also transform it into slurry or paste in order to be able to bring it to the calcination stage.
For the stage of the treatment referred to above: drying after prior concentration, partial or complete exhaustion of the combustible materials contained in the solid and calcination of this solid, a suspension or fluidized bed reactor will advantageously be used, with auxiliary solid or not, blown aveo with hot or cold air, oxygenated or not, or with more or less hot oxidizing fumes. In this reactor, the residual water is evaporated, the solids are calcined and the fuel is burned, thus providing partially or completely the heat necessary for drying and calcination, the rest of the heat, if a make-up
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proves necessary, being supplied by any external fuel, according to methods known per se.
It goes without saying that, depending on the method or methods chosen, the relative proportions of the batches, the degrees of concentration targeted during the preliminary treatment (s), the degrees of exhaustion of the combustible materials, the consistency of the final pulp, as well as that all other determinations will be established using calculations and reasoning known to specialists in industrial thermal, taking into account the possibilities of concentration of the charged water, possibilities which vary from one case to another, and of the calorific value suspended solids, so as to reduce as much as possible the external fuel requirements of the treatment system from the concentration of the loaded water to obtaining the final paste,
The description which follows, with reference to the accompanying drawings by way of nonlimiting examples,
will provide a clear understanding of how the invention can be put into practice.
Fig. 1, given as an example, shows an industrial embodiment in the case which appears! like the most complex, that where the solid in suspension is likely to be concentrated only by evaporation of the water which conveys it, with, at the end of treatment, obtaining a paste intended for the manufacture of products ceramics and which must, therefore, have well-defined and perfectly obtained characteristics.
Fig. 2 shows a simpler variant of an arrangement of the same kind.
The initial liquor coming out of a wash house 1 is divided into two batches in line with a dividing branch 2 in appropriate transfer units.
A first batch following a branch 3 is directed
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directly to a final mixer 18.
The second batch by a branch 4 follows the transformation route below it first enters an ash cooling exchanger 5 from which it leaves through a transport member 6, warmed at best after having cooled these same. ashes. It is then directed to a distributor 7 which sends a certain quantity of it on a transport member 8 to a dryer 10 and the rest by a conveyor member 9 directly to a mixer 12.
The hot liquor, passing in the hour 10, loses all its water therein and the results of this transformation are fumes loaded with water vapor exiting through the outlet 22 and which can be lost in the atmosphere or pass into a condenser. of steam, and a granulated or pulverulent solid, dry and hot, at the outlet 11 of the dryer is also directed to the mixer 12, The dryer 10 is fed by the fumes at very high temperature, loaded with water vapor from a slurry reactor, called a "fluidizer", as will appear below, and additional heat, if necessary, can be supplied to it by an external source 25.
The mixer 12 then gives a raw, homogeneous and hot paste of the chosen consistency which, by a transport member 13, is then introduced into the fluidizer 14.
In the latter, the final vaporization takes place, the combustion of flammable and combustible materials and the calcination of inert solids under the action of the oxidizer arriving through an inlet 23. The very hot fumes charged with water vapor through the outlet 20 are sent to the dryer via a duct 21 and the calcined ash, via an outlet 15 and by a conveyor 16, to the cooler 5.
The gases released such as ash are at approximately the same temperature as that which led
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the heat treatment in the fluidizer 14. Additional heat, if necessary, can be supplied to the fluidizer by an external source 24,
The ashes cooled to the desired temperature at the outlet 17 of the cooler 5 are brought to a final mixer 18 where, mixed with the initial liquor arriving by the transport member 3, they give with said liquor after mixing, a final paste, the hotter possible, compatible with the subsequent treatments specific to the techniques of the ceramic industry, delivered to the outlet 19 of said final mixer 18.
It goes without saying that the assembly thus described can be completed, where the need arises, by bins, reservoirs, silos, hoppers, themselves served by feeders, dosers, transporters, elevators, ensuring the operation. general.
A whole set of regulation and control equipment can allow fully automatic operation, providing all the desired settings at each stage with the desired precision. Likewise all the other problems of ventilation, insulation, additional heating and other techniques are solved by the use of industrial equipment usually used and normally facing what is required of them in the various phases of operations.
This diagram can, according to the cases, be arranged, either by simplifying the circuits, or by modifying them, taking into account in particular the characteristics of the solid in suspension and the destination of the final paste.
Thus, in fig. 2, the diagram provided corresponds to a much simpler case where the solid can be centrifuged and decanted, and where the final paste is quite simply discharged to the landfill. The process is then the following:
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The liquor leaving the washhouse 1 is divided into two batches by a distributor 2.
A first batch by a transport member 3 is sent directly to a final mixer 14a and the second batch, conveyed by a transport member 4, undergoes the transformations described below:
It first passes through a centrifuge 5a which concentrates part of it in the form of a cold and soft paste collected at the outlet 6a and which rejects the rest through an outlet 7a, much more fluid than initially, in a settling tank 8a, After settling, clear water is collected at an outlet 17a and a soft and cold paste at an outlet 9a, similar to the paste concentrated in the ash exchanger of fig, 1. These pastes are too soft to be put thus, alone, in the landfill.
The two pastes collected at the outlets 6a and 9a are fed into a mixer 10 and, through an outlet 11a of the latter, are sent to a fluidiser 12a, In the fluidiser 12a the final vaporization, combustion and calcination. The ash and granules obtained at the outlet 13a are sent to a mixer 14a where they join the first batch in which they are suddenly immersed. This results in intense evaporation of the water from the first batch and the paste obtained is hot to the maximum. It can be as firm as one wants and thus, during its evacuation and its disposal, it continues to dry, this to avoid, subsequently, the water saturation of this landfill and its land and as a corollary the phenomena of creep and landslide which could follow.
The steam finds an outlet 18a to a discharge or a recovery and the paste finds an outlet 15a.
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A very significant recovery is located at the outlet 16a of the fluidizer 12a in the fumes from the fluidizer loaded with water vapor at very high temperature. It can be conceived, in main order, in two forms: - by means of a special boiler using as fluid heating these same fumes, one produces steam which, driving a turbo-alternator, will give electricity; in most cases, this electricity production meets the needs of the installations, with a significant surplus; - in an annex dryer, an additional part of the initial liquor, (or the pastes from the centrifuge and the settling tanks) can be dried through.
The dry powder obtained can be considered, given its extreme division, as a fuel for use in power stations.
In secondary order, it is possible to provide for example the heating of premises, the various drying of other products, and all other possibilities where having very hot fluids at one's disposal is always very advantageous. It should also be noted that in the case of FIG. 2 the temperature of the heat treatment in the fluidizer has every advantage in being raised to approximately 1000 ° C., and even more at will.
These installations are simpler than those of fig. 1, because they do not provide for any possible use of the final dough and because, as a result, the assembly requires much less precision, in detail.
It goes without saying that in conjunction with these two embodiments which can be considered as extremes, the whole range of analogous or intermediate solutions can be envisaged without, for this, departing from the very scope of the invention.
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In addition, the possibilities must be mentioned at. various stages of vapor condensation with recovery of pure water which can be recycled in mining installations.
In certain cases this particular aspect of the possibilities of the invention should not be neglected. The invention naturally comprises, in addition to the methods described above, the equipment and all their variants which are suitable for implementing it and the products obtained by said methods and equipment% - CLAIMS -
1.
Process for the treatment of materials heavily loaded with comtastible products, more especially but not exclusively coal shales called "flotation shales", characterized in that these materials are divided into two batches, one of which, treated, is submitted, after preparation , to a thermal action at relatively high temperature, mainly by combustion of said combustible products, which thus brings the material of this batch to the dry and calcined state, then these dry and calcined products are mixed with the other aforementioned batch, brought as what to the mixture, to form a paste.