CA2698539C - Extraction a sec d'huiles minerales - Google Patents
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Abstract
Installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale, comportant : une unité de concassage-broyage (1) transformant la matière minérale pour obtenir un sable ou un granulat; un malaxeur-mélangeur (5) en dis-continu ou en continu pour mélanger et obtenir un contact intime entre le sable et un agent sorbant réversible introduit dans le malaxeur-mélangeur (5) grâce à un système doseur. L'installation comporte une enceinte (6) de soufflage d'un fluide gazeux sépa-rant la matière minérale de l'agent sorbant réversible.
Description
Extraction à sec d'huiles minérales.
La présente invention concerne à titre principal une installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale par exemple du type sables et schistes. L'invention concerne par ailleurs un procédé d'extraction de telles huiles lorsqu'elles sont agglomérées à ces matériaux.
Cette problématique n'étant pas nouvelle, des technologies d'extraction existent et sont depuis longtemps en exploitation. Elles présentent cependant un certain nombre d'inconvénients qui deviennent de plus en plus pénalisants à mesure que la prise de conscience de la nécessité de préserver l'environnement se fait jour. Ainsi, les technologies existantes nécessitent une consommation très importante d'énergie notamment destinée à produire la vapeur d'eau nécessaire aux différents procédés utilisés, la production d'énergie ayant un impact direct sur l'émission de gaz à
effet de serre. Par ailleurs, ces procédés consomment dans la plupart des cas des quantités importantes d'eau, ce qui pose le double problème de la raréfaction de l'eau disponible et des rejets. Or, de nos jours, l'eau n'est plus considérée comme abondante et à portée de tous, mais elle devient précieuse.
Les technologies utilisées actuellement conduisent de plus à des rejets importants de résidus, aujourd'hui souvent déversés et stockés dans des lagunes. Des sites entiers se trouvent par conséquent souillés. Enfin, sur un plan strictement technique, les procédés utilisés n'aboutissent dans nombre de cas qu'à une extraction incomplète des huiles, ce qui diminue sensiblement le rendement d'exploitation des installations existantes et par conséquent leur intérêt économique.
Il résulte globalement de ces facteurs un coût d'extraction élevé, encore aggravé par l'impact lourd sur l'environnement. Les techniques actuelles s'avèrent de plus inadaptées aux enjeux cruciaux que pose l'évolution du monde, résultant notamment de l'épuisement prévisible des ressources en
La présente invention concerne à titre principal une installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale par exemple du type sables et schistes. L'invention concerne par ailleurs un procédé d'extraction de telles huiles lorsqu'elles sont agglomérées à ces matériaux.
Cette problématique n'étant pas nouvelle, des technologies d'extraction existent et sont depuis longtemps en exploitation. Elles présentent cependant un certain nombre d'inconvénients qui deviennent de plus en plus pénalisants à mesure que la prise de conscience de la nécessité de préserver l'environnement se fait jour. Ainsi, les technologies existantes nécessitent une consommation très importante d'énergie notamment destinée à produire la vapeur d'eau nécessaire aux différents procédés utilisés, la production d'énergie ayant un impact direct sur l'émission de gaz à
effet de serre. Par ailleurs, ces procédés consomment dans la plupart des cas des quantités importantes d'eau, ce qui pose le double problème de la raréfaction de l'eau disponible et des rejets. Or, de nos jours, l'eau n'est plus considérée comme abondante et à portée de tous, mais elle devient précieuse.
Les technologies utilisées actuellement conduisent de plus à des rejets importants de résidus, aujourd'hui souvent déversés et stockés dans des lagunes. Des sites entiers se trouvent par conséquent souillés. Enfin, sur un plan strictement technique, les procédés utilisés n'aboutissent dans nombre de cas qu'à une extraction incomplète des huiles, ce qui diminue sensiblement le rendement d'exploitation des installations existantes et par conséquent leur intérêt économique.
Il résulte globalement de ces facteurs un coût d'extraction élevé, encore aggravé par l'impact lourd sur l'environnement. Les techniques actuelles s'avèrent de plus inadaptées aux enjeux cruciaux que pose l'évolution du monde, résultant notamment de l'épuisement prévisible des ressources en
2 eau, de la maîtrise de l'émission des gaz à effet de serre, et de la présence de sites présentant une pollution sévère des sols.
Le but de la présente invention est donc, outre une augmentation du rendement des technologies actuelles, de diminuer significativement les nuisances générées par leur exploitation. L'invention doit de fait permettre d'améliorer l'exploitation des gisements de sables et schistes bitumeux en diminuant leur impact sur les écosystèmes, de telle sorte que le milieu naturel dans lequel cette exploitation s'effectue ne soit pas dégradé. Il est d'ailleurs à noter que l'augmentation du rendement, permettant d'extraire une quantité bien plus importante d'huiles minérales contenues dans la matière, aboutit corollairement à diminuer sensiblement le rejet de matières polluées dans la nature.
Pour remplir ces objectifs, et d'autres qui apparaîtront à la lecture de cette description, l'installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale de l'invention comporte de manière classique :
- une unité de concassage-broyage transformant la matière minérale pour obtenir un sable ou un granulat, - un malaxeur-mélangeur en discontinu ou en continu pour mélanger et obtenir un contact intime entre le sable et un agent sorbant réversible introduit dans le malaxeur-mélangeur grâce à
un système doseur.
Elle se caractérise à titre principal en ce qu'elle comporte de plus une enceinte de soufflage d'un fluide gazeux apte à séparer la matière minérale de l'agent sorbant réversible.
Le premier constat qui s'impose est le suivant : au contraire de la plupart des technologies existantes, basées sur une utilisation massive d'eau, l'installation d'extraction de l'invention fonctionne par soufflage par exemple d'air, ce qui permet de plus de simplifier considérablement l'ensemble de l'installation.
Selon une possibilité, l'enceinte de soufflage est disposée à un niveau inférieur à celui du malaxeur-mélangeur et alimentée par gravité à partir de
Le but de la présente invention est donc, outre une augmentation du rendement des technologies actuelles, de diminuer significativement les nuisances générées par leur exploitation. L'invention doit de fait permettre d'améliorer l'exploitation des gisements de sables et schistes bitumeux en diminuant leur impact sur les écosystèmes, de telle sorte que le milieu naturel dans lequel cette exploitation s'effectue ne soit pas dégradé. Il est d'ailleurs à noter que l'augmentation du rendement, permettant d'extraire une quantité bien plus importante d'huiles minérales contenues dans la matière, aboutit corollairement à diminuer sensiblement le rejet de matières polluées dans la nature.
Pour remplir ces objectifs, et d'autres qui apparaîtront à la lecture de cette description, l'installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale de l'invention comporte de manière classique :
- une unité de concassage-broyage transformant la matière minérale pour obtenir un sable ou un granulat, - un malaxeur-mélangeur en discontinu ou en continu pour mélanger et obtenir un contact intime entre le sable et un agent sorbant réversible introduit dans le malaxeur-mélangeur grâce à
un système doseur.
Elle se caractérise à titre principal en ce qu'elle comporte de plus une enceinte de soufflage d'un fluide gazeux apte à séparer la matière minérale de l'agent sorbant réversible.
Le premier constat qui s'impose est le suivant : au contraire de la plupart des technologies existantes, basées sur une utilisation massive d'eau, l'installation d'extraction de l'invention fonctionne par soufflage par exemple d'air, ce qui permet de plus de simplifier considérablement l'ensemble de l'installation.
Selon une possibilité, l'enceinte de soufflage est disposée à un niveau inférieur à celui du malaxeur-mélangeur et alimentée par gravité à partir de
3 ce dernier. En termes de maîtrise des énergies, l'utilisation de la gravité
permet de faire l'économie de moyens moteurs d'entraînement du flux de particules vers l'unité de soufflage.
De préférence, le malaxeur-mélangeur et l'enceinte de soufflage sont reliés par un conduit de distribution répartissant la matière minérale et le sorbant selon un flux de type laminaire sur une surface inclinée soumise au soufflage de fluide.
En d'autres termes, les sables, particules, granulats à traiter sont acheminés sur la surface de soufflage sous forme d'un flux ou d'un écoulement d'allure surfacique, c'est-à-dire de faible épaisseur et de plus grande largeur.
Plus précisément, ladite surface inclinée est constituée d'une grille perforée dont une face supporte l'écoulement laminaire des particules de matière minérale et de l'agent sorbant, et l'autre face est soumise à un flux gazeux orienté sensiblement perpendiculairement à la grille. L'orientation relative de la grille et du flux de fluide de soufflage vise à optimiser le rendement du procédé, c'est-à-dire à réduire autant que possible la consommation d'énergie pour une séparation optimale des particules de matière à traiter d'une part, et de sorbant d'autre part.
Dans la présente description, les termes "agent sorbant réversible", par ailleurs connus, doivent être compris comme définissant un produit permettant de fixer les huiles minérales par effet de surface, et de les libérer par désorption mécanique. L'agent sorbant réversible peut alors être réutilisé
pendant un nombre de cycles d'extraction déterminé. A titre d'exemple, il peut s'agir d'une matière plastique alvéolaire de type polypropylène, polyéthylène ou polystyrène expansé, broyé et traité sous forme de granulats adaptés aux besoins du procédé d'extraction.
Quant aux huiles minérales contenues dans les sables bitumeux, il s'agit d'hydrocarbures, qui peuvent le cas échéant être particulièrement denses, d'où des mesures particulières qui seront décrites dans la suite pour rendre leur extraction possible dans les meilleures conditions.
permet de faire l'économie de moyens moteurs d'entraînement du flux de particules vers l'unité de soufflage.
De préférence, le malaxeur-mélangeur et l'enceinte de soufflage sont reliés par un conduit de distribution répartissant la matière minérale et le sorbant selon un flux de type laminaire sur une surface inclinée soumise au soufflage de fluide.
En d'autres termes, les sables, particules, granulats à traiter sont acheminés sur la surface de soufflage sous forme d'un flux ou d'un écoulement d'allure surfacique, c'est-à-dire de faible épaisseur et de plus grande largeur.
Plus précisément, ladite surface inclinée est constituée d'une grille perforée dont une face supporte l'écoulement laminaire des particules de matière minérale et de l'agent sorbant, et l'autre face est soumise à un flux gazeux orienté sensiblement perpendiculairement à la grille. L'orientation relative de la grille et du flux de fluide de soufflage vise à optimiser le rendement du procédé, c'est-à-dire à réduire autant que possible la consommation d'énergie pour une séparation optimale des particules de matière à traiter d'une part, et de sorbant d'autre part.
Dans la présente description, les termes "agent sorbant réversible", par ailleurs connus, doivent être compris comme définissant un produit permettant de fixer les huiles minérales par effet de surface, et de les libérer par désorption mécanique. L'agent sorbant réversible peut alors être réutilisé
pendant un nombre de cycles d'extraction déterminé. A titre d'exemple, il peut s'agir d'une matière plastique alvéolaire de type polypropylène, polyéthylène ou polystyrène expansé, broyé et traité sous forme de granulats adaptés aux besoins du procédé d'extraction.
Quant aux huiles minérales contenues dans les sables bitumeux, il s'agit d'hydrocarbures, qui peuvent le cas échéant être particulièrement denses, d'où des mesures particulières qui seront décrites dans la suite pour rendre leur extraction possible dans les meilleures conditions.
4 Le fond de l'enceinte de soufflage, du côté de l'écoulement, est muni de deux conduits d'évacuation dits primaires, localisés en fonction de la puissance de soufflage de sorte qu'ils recueillent par gravité respectivement les particules de matière minérale et d'agent sorbant.
De préférence, le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale est disposée au bas de la grille d'écoulement, et le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant est disposé à l'extrémité inférieure d'une paroi faisant face à ladite grille, la puissance du soufflage étant prévue pour souffler uniquement l'agent sorbant en direction de ladite paroi. Bien que le rendement de la séparation par soufflage soit très élevé, il peut être nécessaire, dans certains cas, de l'affiner avant d'évacuer et de réintroduire les sables ou granulats débarrassés de leurs hydrocarbures dans leur milieu naturel.
Dans cette hypothèse, le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale débouche sur un tapis à tamis vibrant surmontant une capacité de récupération de ladite matière minérale déshuilée, ledit tapis laissant passer cette dernière et filtrant et entraînant vers un conduit d'évacuation secondaire un éventuel reliquat d'agent sorbant.
Selon une possibilité, ledit tapis peut être muni de moyens de soufflage additionnels.
Par ailleurs, le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant, c'est-à-dire celui qui est disposé en sortie de la première étape de séparation par soufflage, peut optionnellement être muni d'un venturi. Il s'agit, selon la longueur de ce conduit, d'entraîner de manière plus dynamique les particules d'agent sorbant évacuées. Dans l'hypothèse d'une seconde étape de séparation, il existe donc deux conduits d'évacuation d'agent sorbant, qui se rejoignent avant tout traitement ultérieur.
Selon l'invention, ledit ou lesdits conduits d'évacuation débouchent dans un dispositif de séparation séparant l'agent sorbant des huiles minérales qui l'imprègnent, doté d'une évacuation débouchant au-dessus d'un réservoir pour lesdites huiles. L'agent sorbant, qui s'est chargé de l'huile qu'il a retirée au sable ou aux granulats de matière minérale, est donc à son tour désorbé, afin d'être le cas échéant réutilisé. Cette seconde opération de séparation, distincte de la première, vise en conséquence à obtenir d'une part un agent sorbant purifié réutilisable, et d'autre part des huiles minérales elles-mêmes
De préférence, le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale est disposée au bas de la grille d'écoulement, et le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant est disposé à l'extrémité inférieure d'une paroi faisant face à ladite grille, la puissance du soufflage étant prévue pour souffler uniquement l'agent sorbant en direction de ladite paroi. Bien que le rendement de la séparation par soufflage soit très élevé, il peut être nécessaire, dans certains cas, de l'affiner avant d'évacuer et de réintroduire les sables ou granulats débarrassés de leurs hydrocarbures dans leur milieu naturel.
Dans cette hypothèse, le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale débouche sur un tapis à tamis vibrant surmontant une capacité de récupération de ladite matière minérale déshuilée, ledit tapis laissant passer cette dernière et filtrant et entraînant vers un conduit d'évacuation secondaire un éventuel reliquat d'agent sorbant.
Selon une possibilité, ledit tapis peut être muni de moyens de soufflage additionnels.
Par ailleurs, le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant, c'est-à-dire celui qui est disposé en sortie de la première étape de séparation par soufflage, peut optionnellement être muni d'un venturi. Il s'agit, selon la longueur de ce conduit, d'entraîner de manière plus dynamique les particules d'agent sorbant évacuées. Dans l'hypothèse d'une seconde étape de séparation, il existe donc deux conduits d'évacuation d'agent sorbant, qui se rejoignent avant tout traitement ultérieur.
Selon l'invention, ledit ou lesdits conduits d'évacuation débouchent dans un dispositif de séparation séparant l'agent sorbant des huiles minérales qui l'imprègnent, doté d'une évacuation débouchant au-dessus d'un réservoir pour lesdites huiles. L'agent sorbant, qui s'est chargé de l'huile qu'il a retirée au sable ou aux granulats de matière minérale, est donc à son tour désorbé, afin d'être le cas échéant réutilisé. Cette seconde opération de séparation, distincte de la première, vise en conséquence à obtenir d'une part un agent sorbant purifié réutilisable, et d'autre part des huiles minérales elles-mêmes
5 traitables séparément.
Selon une possibilité, ce dispositif de séparation comporte une vis de compression. Alternativement, il peut aussi s'agir d'une centrifugeuse.
Dans nombre de cas, comme indiqué ci-dessus, les huiles minérales que l'on cherche à extraire sont cependant des hydrocarbures extrêmement denses. Il peut alors être nécessaire d'utiliser un solvant additionnel permettant une dilution desdits hydrocarbures.
A cet effet, un mélangeur relié à un réservoir de solvant est placé entre le ou les conduits d'évacuation de l'agent sorbant et le dispositif de séparation précité.
Selon une possibilité, un tel mélangeur peut être à vis sans fin.
Dans l'hypothèse de l'existence de solvant, le réservoir d'huile placé au-dessous du dispositif de séparation de l'agent sorbant des huiles minérales est relié à un évaporateur du solvant, dont les vapeurs sont acheminées à un condenseur, lui-même relié au réservoir de solvant alimentant le mélangeur.
L'utilisation de solvant fonctionne par conséquent, selon l'invention, en boucle, puisque le solvant liquide obtenu à l'aide du condenseur est réinjecté, via un réservoir, dans le mélangeur visant à fluidifier les hydrocarbures.
Dans le même esprit, l'installation de l'invention permet de récupérer l'agent sorbant réversible après l'étape de séparation des huiles minérales, et de le stocker en vue d'une nouvelle utilisation. A cet effet, la sortie du dispositif de séparation est reliée à un réservoir de stockage d'agent sorbant traité.
Ce réservoir de stockage est lui-même relié à une trémie doseuse alimentant le malaxeur-mélangeur par des moyens d'acheminement adaptés.
Selon une possibilité, ce dispositif de séparation comporte une vis de compression. Alternativement, il peut aussi s'agir d'une centrifugeuse.
Dans nombre de cas, comme indiqué ci-dessus, les huiles minérales que l'on cherche à extraire sont cependant des hydrocarbures extrêmement denses. Il peut alors être nécessaire d'utiliser un solvant additionnel permettant une dilution desdits hydrocarbures.
A cet effet, un mélangeur relié à un réservoir de solvant est placé entre le ou les conduits d'évacuation de l'agent sorbant et le dispositif de séparation précité.
Selon une possibilité, un tel mélangeur peut être à vis sans fin.
Dans l'hypothèse de l'existence de solvant, le réservoir d'huile placé au-dessous du dispositif de séparation de l'agent sorbant des huiles minérales est relié à un évaporateur du solvant, dont les vapeurs sont acheminées à un condenseur, lui-même relié au réservoir de solvant alimentant le mélangeur.
L'utilisation de solvant fonctionne par conséquent, selon l'invention, en boucle, puisque le solvant liquide obtenu à l'aide du condenseur est réinjecté, via un réservoir, dans le mélangeur visant à fluidifier les hydrocarbures.
Dans le même esprit, l'installation de l'invention permet de récupérer l'agent sorbant réversible après l'étape de séparation des huiles minérales, et de le stocker en vue d'une nouvelle utilisation. A cet effet, la sortie du dispositif de séparation est reliée à un réservoir de stockage d'agent sorbant traité.
Ce réservoir de stockage est lui-même relié à une trémie doseuse alimentant le malaxeur-mélangeur par des moyens d'acheminement adaptés.
6 De la même manière, une trémie doseuse est disposée entre l'unité de concassage-broyage et le malaxeur-mélangeur.
De préférence, on a prévu entre l'unité de concassage-broyage et ladite trémie doseuse une unité de démottage par criblage. Cette unité permet notamment de supprimer les grumeaux ou agglomérats éventuellement issus de l'étape de concassage / broyage, pour permettre d'optimiser le travail de séparation réalisé en aval.
On a fait mention jusqu'ici du soufflage d'un fluide gazeux. Il s'agit en l'espèce de préférence d'air, dont l'orientation, la vitesse et la pression sont simplement données par un ventilateur judicieusement calibré.
L'installation de l'invention permet, à toutes les étapes de fonctionnement, de réutiliser et de récupérer les composants fonctionnels du procédé de dépollution, du type agent sorbant, solvant, etc. Aucun produit chimique ou toxique n'est donc relâché dans la nature et les seuls produits relâchés par l'installation de l'invention sont les huiles minérales, qui se retrouvent à l'état naturel, et les sables ou schistes débarrassés de leurs hydrocarbures. Ceux-ci peuvent alors être réintroduits dans leur milieu naturel sans aucun traitement additionnel. Comme dit, l'agent sorbant peut être réutilisé, après l'étape de séparation des huiles minérales, pendant un nombre prédéterminé de cycles de sorption / désorption, avant d'être remplacé.
L'invention concerne par ailleurs un procédé d'extraction, mis en oeuvre dans l'installation décrite auparavant, et qui consiste de manière connue à
- prélever la matière minérale ;
- homogénéiser la granulométrie de ladite matière minérale pour la transformer en sable ou granulat ;
- mélanger intimement la matière minérale avec une quantité
déterminée d'un agent sorbant réversible ;
- malaxer le mélange ainsi obtenu pendant une durée déterminée, pour obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale ;
De préférence, on a prévu entre l'unité de concassage-broyage et ladite trémie doseuse une unité de démottage par criblage. Cette unité permet notamment de supprimer les grumeaux ou agglomérats éventuellement issus de l'étape de concassage / broyage, pour permettre d'optimiser le travail de séparation réalisé en aval.
On a fait mention jusqu'ici du soufflage d'un fluide gazeux. Il s'agit en l'espèce de préférence d'air, dont l'orientation, la vitesse et la pression sont simplement données par un ventilateur judicieusement calibré.
L'installation de l'invention permet, à toutes les étapes de fonctionnement, de réutiliser et de récupérer les composants fonctionnels du procédé de dépollution, du type agent sorbant, solvant, etc. Aucun produit chimique ou toxique n'est donc relâché dans la nature et les seuls produits relâchés par l'installation de l'invention sont les huiles minérales, qui se retrouvent à l'état naturel, et les sables ou schistes débarrassés de leurs hydrocarbures. Ceux-ci peuvent alors être réintroduits dans leur milieu naturel sans aucun traitement additionnel. Comme dit, l'agent sorbant peut être réutilisé, après l'étape de séparation des huiles minérales, pendant un nombre prédéterminé de cycles de sorption / désorption, avant d'être remplacé.
L'invention concerne par ailleurs un procédé d'extraction, mis en oeuvre dans l'installation décrite auparavant, et qui consiste de manière connue à
- prélever la matière minérale ;
- homogénéiser la granulométrie de ladite matière minérale pour la transformer en sable ou granulat ;
- mélanger intimement la matière minérale avec une quantité
déterminée d'un agent sorbant réversible ;
- malaxer le mélange ainsi obtenu pendant une durée déterminée, pour obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale ;
7 - séparer la matière minérale débarrassée des huiles de l'agent sorbant chargé desdites huiles .
Selon sa caractéristique essentielle, ce procédé est tel que la séparation s'effectue par soufflage d'un fluide gazeux dans une enceinte dans laquelle le mélange de matière minérale et d'agent sorbant défile en continu sous forme d'un écoulement de type laminaire auquel est appliqué le soufflage.
Comme on l'a vu, pour affiner encore l'opération, le procédé peut comporter une seconde étape de séparation, en aval de la précédente, par tamisage de la matière minérale et entraînement de l'agent sorbant au moyen d'un tapis tamisant vibrant.
Dès lors que l'agent sorbant chargé d'huile minérale est séparé de la matière minérale de type sable ou granulat, il fait lui-même l'objet, selon le procédé de l'invention, d'une étape de désorption de l'agent sorbant pour la séparation des huiles minérales.
Dans l'hypothèse où les huiles minérales sont par exemple des hydrocarbures très denses, cette étape de désorption est précédée par une étape de mélange d'un solvant à l'agent sorbant. Dans ce cas, les huiles mélangées au solvant sont collectées dans un évaporateur dissociant les huiles du solvant.
Le solvant évaporé est ensuite condensé, de manière à pouvoir être réinjecté à l'état liquide dans la boucle, c'est-à-dire être recyclé pour réutilisation dans une phase opérationnelle en vue de diluer les hydrocarbures.
L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence à
l'unique figure, montrant une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention.
En référence à cette figure, l'unité de concassage-broyage (1) permet de transformer la matière minérale en sable ou granulats, en d'autres termes de maîtriser la granulométrie de la matière première à traiter. Une unité de démottage (2) est disposée en aval du dispositif de concassage-broyage (1),
Selon sa caractéristique essentielle, ce procédé est tel que la séparation s'effectue par soufflage d'un fluide gazeux dans une enceinte dans laquelle le mélange de matière minérale et d'agent sorbant défile en continu sous forme d'un écoulement de type laminaire auquel est appliqué le soufflage.
Comme on l'a vu, pour affiner encore l'opération, le procédé peut comporter une seconde étape de séparation, en aval de la précédente, par tamisage de la matière minérale et entraînement de l'agent sorbant au moyen d'un tapis tamisant vibrant.
Dès lors que l'agent sorbant chargé d'huile minérale est séparé de la matière minérale de type sable ou granulat, il fait lui-même l'objet, selon le procédé de l'invention, d'une étape de désorption de l'agent sorbant pour la séparation des huiles minérales.
Dans l'hypothèse où les huiles minérales sont par exemple des hydrocarbures très denses, cette étape de désorption est précédée par une étape de mélange d'un solvant à l'agent sorbant. Dans ce cas, les huiles mélangées au solvant sont collectées dans un évaporateur dissociant les huiles du solvant.
Le solvant évaporé est ensuite condensé, de manière à pouvoir être réinjecté à l'état liquide dans la boucle, c'est-à-dire être recyclé pour réutilisation dans une phase opérationnelle en vue de diluer les hydrocarbures.
L'invention va à présent être décrite plus en détail, en référence à
l'unique figure, montrant une représentation schématique d'un exemple de réalisation d'une installation conforme à l'invention.
En référence à cette figure, l'unité de concassage-broyage (1) permet de transformer la matière minérale en sable ou granulats, en d'autres termes de maîtriser la granulométrie de la matière première à traiter. Une unité de démottage (2) est disposée en aval du dispositif de concassage-broyage (1),
8 en vue de supprimer les grumeaux ou agglomérats par criblage, afin d'optimiser le processus d'extraction mis en oeuvre en aval.
Le matériau ainsi préparé est envoyé à une trémie doseuse, représentée schématiquement en (3), qui permet d'alimenter en sable bitumeux un malaxeur-mélangeur (5). Parallèlement, un réservoir (4) d'agent sorbant réversible alimente également le malaxeur-mélangeur (5) via une trémie doseuse (3'). Cet agent sorbant réversible peut notamment être réalisé à
partir d'une matière plastique alvéolaire traitée, broyée sous forme de granulats adaptés au procédé d'extraction de l'invention.
Le malaxeur-mélangeur (5) est par exemple doté de bras rotatifs (5a) entraînés par un moteur électrique (Ml). Il s'agit d'un dispositif du type centrale à béton, où tout système équivalent de mélange en continu, dont l'objectif est de permettre un contact intime entre le sable ou les granulats bitumeux d'une part, et l'agent sorbant réversible constitué des particules alvéolaires en matière plastique d'autre part. Le malaxage du mélange obtenu s'effectue pendant une durée déterminée, de manière à obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale, et une fixation par effet de surface des huiles sur ledit agent sorbant. A
l'issue de l'étape de mélangeage-malaxage, les particules de sable sont en principe nettoyées de leur huile, alors qu'à l'inverse les particules alvéolées de l'agent sorbant sont chargées de cette matière. Encore étroitement mélangées, elles sont guidées dans un conduit en entonnoir (25) à la sortie duquel elles s'écoulent sur une surface inclinée de type grille (26) intégrée à un dispositif de séparation par soufflage (6). Celui-ci se présente schématiquement comme une sorte de trémie dont l'une des parois est constituée de ladite surface en grille (26), la paroi opposée (13) étant pleine. Un dispositif de soufflage d'air (27), en l'occurrence un ventilateur, émet un flux d'air qui traverse la grille (26) et sépare les particules en fonction de leur masse volumique. Dans ce cas, les granules de matière minérale ne sont pas ou peu affectées par le flux d'air, alors que les particules d'agent sorbant, beaucoup plus légères puisque constituées d'alvéoles en matériau
Le matériau ainsi préparé est envoyé à une trémie doseuse, représentée schématiquement en (3), qui permet d'alimenter en sable bitumeux un malaxeur-mélangeur (5). Parallèlement, un réservoir (4) d'agent sorbant réversible alimente également le malaxeur-mélangeur (5) via une trémie doseuse (3'). Cet agent sorbant réversible peut notamment être réalisé à
partir d'une matière plastique alvéolaire traitée, broyée sous forme de granulats adaptés au procédé d'extraction de l'invention.
Le malaxeur-mélangeur (5) est par exemple doté de bras rotatifs (5a) entraînés par un moteur électrique (Ml). Il s'agit d'un dispositif du type centrale à béton, où tout système équivalent de mélange en continu, dont l'objectif est de permettre un contact intime entre le sable ou les granulats bitumeux d'une part, et l'agent sorbant réversible constitué des particules alvéolaires en matière plastique d'autre part. Le malaxage du mélange obtenu s'effectue pendant une durée déterminée, de manière à obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale, et une fixation par effet de surface des huiles sur ledit agent sorbant. A
l'issue de l'étape de mélangeage-malaxage, les particules de sable sont en principe nettoyées de leur huile, alors qu'à l'inverse les particules alvéolées de l'agent sorbant sont chargées de cette matière. Encore étroitement mélangées, elles sont guidées dans un conduit en entonnoir (25) à la sortie duquel elles s'écoulent sur une surface inclinée de type grille (26) intégrée à un dispositif de séparation par soufflage (6). Celui-ci se présente schématiquement comme une sorte de trémie dont l'une des parois est constituée de ladite surface en grille (26), la paroi opposée (13) étant pleine. Un dispositif de soufflage d'air (27), en l'occurrence un ventilateur, émet un flux d'air qui traverse la grille (26) et sépare les particules en fonction de leur masse volumique. Dans ce cas, les granules de matière minérale ne sont pas ou peu affectées par le flux d'air, alors que les particules d'agent sorbant, beaucoup plus légères puisque constituées d'alvéoles en matériau
9 synthétique par exemple du type polystyrène expansé, sont repoussées vers la paroi pleine opposée (13). En bas de la trémie, deux conduits (28, 29) servent respectivement à évacuer par gravité les particules de matière minérale et d'agent sorbant.
Une nouvelle séparation est, dans l'exemple représenté, effectuée à
l'aide d'un tapis vibrant (7), tamisant les particules de très petite dimension de la matière minérale. Celles-ci s'écoulent par gravité vers une cuve de stockage (21). Les vibrations du tapis vibrant (7) sont calculées de telles sorte qu'elles entraînent vers la gauche les particules résiduelles d'agent sorbant, de manière à les envoyer vers une conduite secondaire (30). Un dispositif venturi (31) équipe la conduite primaire (29), de manière à
imprimer un mouvement aux particules d'agent sorbant qui sont alors transportées vers l'aval du circuit. Les particules d'agent sorbant issues des conduites primaire (29) et secondaire (30) sont envoyées à destination d'un mélangeur (14) dans lequel est injecté un diluant, par exemple de type C5, en vue de faciliter la phase de désorption qui suit. Le diluant, comme déjà mentionné, a pour objectif de rendre moins denses les hydrocarbures qui chargent à
présent l'agent sorbant. Il peut s'agir d'un dispositif à vis mécanique sans fin, entraîné par un moteur (M2). Cette étape achevée, les particules d'agent sorbant sont véhiculées vers un dispositif de séparation (17) par exemple constitué d'un système de compression à vis (18), mu par un moteur (M3).
Ce dispositif de séparation (17) aboutit à séparer les huiles minérales (19) d'une part, recueillies dans un réservoir (20), et d'autre part de l'agent sorbant, réutilisable et envoyé à cet effet dans un dispositif de stockage intermédiaire (32) puis vers le réservoir précité (4).
L'agent sorbant se retrouve en effet dans son état initial, et peut à
nouveau être réutilisé pour un ou plusieurs cycles, par injection dans le mélangeur-malaxeur (5) via la trémie doseuse (3').
Lorsque les huiles minérales (19) récupérées sont le résultat d'un mélange entre les huiles initialement fixées sur l'agent sorbant et un solvant, une étape ultérieure vise à séparer ces deux matières, notamment à des fins de réutilisation du solvant. Ainsi le mélange huile minérale / solvant est collecté par un évaporateur basse température (22). Les vapeurs dudit solvant sont ensuite condensées dans un condenseur (23) puis recyclées vers le réservoir (24).
5 L'exemple expliqué ci-dessus n'est bien entendu pas exhaustif de l'invention. Celle-ci englobe plusieurs variantes par exemple de forme ou de configuration pour les différents éléments (malaxeur, dispositif de soufflage, etc). Il est par ailleurs possible, selon la densité des hydrocarbures, de se passer de l'étape de mélange de solvant, etc.
Une nouvelle séparation est, dans l'exemple représenté, effectuée à
l'aide d'un tapis vibrant (7), tamisant les particules de très petite dimension de la matière minérale. Celles-ci s'écoulent par gravité vers une cuve de stockage (21). Les vibrations du tapis vibrant (7) sont calculées de telles sorte qu'elles entraînent vers la gauche les particules résiduelles d'agent sorbant, de manière à les envoyer vers une conduite secondaire (30). Un dispositif venturi (31) équipe la conduite primaire (29), de manière à
imprimer un mouvement aux particules d'agent sorbant qui sont alors transportées vers l'aval du circuit. Les particules d'agent sorbant issues des conduites primaire (29) et secondaire (30) sont envoyées à destination d'un mélangeur (14) dans lequel est injecté un diluant, par exemple de type C5, en vue de faciliter la phase de désorption qui suit. Le diluant, comme déjà mentionné, a pour objectif de rendre moins denses les hydrocarbures qui chargent à
présent l'agent sorbant. Il peut s'agir d'un dispositif à vis mécanique sans fin, entraîné par un moteur (M2). Cette étape achevée, les particules d'agent sorbant sont véhiculées vers un dispositif de séparation (17) par exemple constitué d'un système de compression à vis (18), mu par un moteur (M3).
Ce dispositif de séparation (17) aboutit à séparer les huiles minérales (19) d'une part, recueillies dans un réservoir (20), et d'autre part de l'agent sorbant, réutilisable et envoyé à cet effet dans un dispositif de stockage intermédiaire (32) puis vers le réservoir précité (4).
L'agent sorbant se retrouve en effet dans son état initial, et peut à
nouveau être réutilisé pour un ou plusieurs cycles, par injection dans le mélangeur-malaxeur (5) via la trémie doseuse (3').
Lorsque les huiles minérales (19) récupérées sont le résultat d'un mélange entre les huiles initialement fixées sur l'agent sorbant et un solvant, une étape ultérieure vise à séparer ces deux matières, notamment à des fins de réutilisation du solvant. Ainsi le mélange huile minérale / solvant est collecté par un évaporateur basse température (22). Les vapeurs dudit solvant sont ensuite condensées dans un condenseur (23) puis recyclées vers le réservoir (24).
5 L'exemple expliqué ci-dessus n'est bien entendu pas exhaustif de l'invention. Celle-ci englobe plusieurs variantes par exemple de forme ou de configuration pour les différents éléments (malaxeur, dispositif de soufflage, etc). Il est par ailleurs possible, selon la densité des hydrocarbures, de se passer de l'étape de mélange de solvant, etc.
Claims (25)
1. Installation d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale, comportant :
- une unité de concassage-broyage transformant la matière minérale pour obtenir un sable ou un granulat, - un malaxeur-mélangeur en discontinu ou en continu pour mélanger et obtenir un contact intime entre le sable et un agent sorbant réversible introduit dans le malaxeur-mélangeur grâce à un système doseur, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte de soufflage d'un fluide gazeux séparant la matière minérale de l'agent sorbant réversible, et caractérisée en ce que le malaxeur-mélangeur et l'enceinte de soufflage sont reliés par un conduit de distribution répartissant la matière minérale et le sorbant selon un flux de type laminaire sur une surface inclinée soumise au soufflage de fluide.
- une unité de concassage-broyage transformant la matière minérale pour obtenir un sable ou un granulat, - un malaxeur-mélangeur en discontinu ou en continu pour mélanger et obtenir un contact intime entre le sable et un agent sorbant réversible introduit dans le malaxeur-mélangeur grâce à un système doseur, caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte de soufflage d'un fluide gazeux séparant la matière minérale de l'agent sorbant réversible, et caractérisée en ce que le malaxeur-mélangeur et l'enceinte de soufflage sont reliés par un conduit de distribution répartissant la matière minérale et le sorbant selon un flux de type laminaire sur une surface inclinée soumise au soufflage de fluide.
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte de soufflage est disposée à un niveau inférieur à
celui du malaxeur-mélangeur et alimentée par gravité à partir de ce dernier.
celui du malaxeur-mélangeur et alimentée par gravité à partir de ce dernier.
3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite surface inclinée est constituée d'une grille perforée dont une face supporte l'écoulement laminaire des particules de matière minérale et d'agent sorbant, et l'autre face est soumise à un flux gazeux orienté perpendiculairement à la grille.
4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le fond de l'enceinte de soufflage, du côté de l'écoulement, est muni de deux conduits d'évacuation primaires, localisés en fonction de la puissance de sôufflage de sorte qu'ils recueillent par gravité
respectivement les particules de matière minérale et l'agent sorbant.
respectivement les particules de matière minérale et l'agent sorbant.
5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale est disposé au bas de la grille d'écoulement, et le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant est disposé à l'extrémité inférieure d'une paroi faisant face à ladite grille, la puissance du soufflage étant prévue pour souffler uniquement l'agent sorbant en direction de ladite paroi.
6. Installation selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation primaire de la matière minérale débouche sur un tapis à tamis vibrant surmontant un conteneur de récuperation de la matière minérale déshuilée, ledit tapis laissant passer cette dernière et filtrant et entraînant vers un conduit d'évacuation secondaire un éventuel reliquat d'agent sorbant.
7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit tapis est muni de moyens de soufflage additionnels.
8. Installation selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation primaire de l'agent sorbant est muni d'un venturi.
9. Installation selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que chaque conduit d'évacuation de l'agent sorbant débouche dans un dispositif de séparation le débarrassant des huiles minérales qui l'imprègnent, doté dune évacuation débouchant au-dessus d'un.
réservoir pour lesdites huiles.
réservoir pour lesdites huiles.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de séparation comporte une vis de compression.
11. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif de séparation est constitué d'une centrifugeuse.
12. Installation selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'un mélangeur relié à un réservoir de solvant est placé entre le ou les conduits d'évacuation de l'agent sorbant et le dispositif de séparation.
13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le mélangeur est à vis sans fin.
14. Installation selon l'une des revendications 12 et 13, caractérisée en ce que le réservoir d'huile placé au dessous du dispositif de séparation de l'agent sorbant des huiles minérales est relié à un évaporateur du solvant, dont les vapeurs sont acheminées à un condenseur relié au réservoir de solvant alimentant le mélangeur.
15. Installation selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée en ce que la sortie du dispositif de séparation est reliée à un réservoir de stockage d'agent sorbant traité.
16. Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que le réservoir de stockage d'agent sorbant est relié à une trémie doseuse alimentant le malaxeur-mélangeur par des moyens d'acheminement adaptés.
17. Installation selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'une trémie doseuse est disposée entre l'unité de concassage-broyage et le malaxeur-mélangeur.
18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'une unité de démottage par criblage est interposée entre l'unité
de concassage-broyage et la trémie doseuse.
de concassage-broyage et la trémie doseuse.
19. Installation selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisée en ce que le fluide de soufflage est de l'air.
20. Procédé d'extraction à sec d'huiles minérales contenues dans une matière minérale, basé sur linstallation d'extraction selon l'une des revendications 1 à 19, consistant à:
- prélever la matière minérale;
- homogénéiser la granulométrie de ladite matière minérale pour la transformer en sable ou granulat;
- mélanger intimement la matière minérale avec une quantité déterminée d'un agent sorbant réversible;
- malaxer le mélange ainsi obtenu pendant une durée déterminée, pour obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale;
- séparer la matière minérale débarrassée des huiles de l'agent sorbant chargé desdites huiles;
caractérisé en ce que la séparation s'effectue par soufflage d'un fluide gazeux dans une enceinte dans laquelle le mélange de matière minérale et d'agent sorbant défile en continu sous forme d'un flux de type laminaire auquel est appliqué le soufflage.
- prélever la matière minérale;
- homogénéiser la granulométrie de ladite matière minérale pour la transformer en sable ou granulat;
- mélanger intimement la matière minérale avec une quantité déterminée d'un agent sorbant réversible;
- malaxer le mélange ainsi obtenu pendant une durée déterminée, pour obtenir une diffusion homogène de l'agent sorbant réversible dans la matière minérale;
- séparer la matière minérale débarrassée des huiles de l'agent sorbant chargé desdites huiles;
caractérisé en ce que la séparation s'effectue par soufflage d'un fluide gazeux dans une enceinte dans laquelle le mélange de matière minérale et d'agent sorbant défile en continu sous forme d'un flux de type laminaire auquel est appliqué le soufflage.
21. Procédé d'extraction selon la revendication 20, caractérisé
en ce qu'il comporte une seconde étape de séparation, en aval de la précédente, par tamisage de la matière minérale et entraînement de l'agent sorbant au moyen d'un tapis tamisant vibrant.
en ce qu'il comporte une seconde étape de séparation, en aval de la précédente, par tamisage de la matière minérale et entraînement de l'agent sorbant au moyen d'un tapis tamisant vibrant.
22. Procédé d'extraction selon l'une des revendications 20 et 21, caractérisée en ce qu'elle comporte une étape de désorption de l'agent sorbant pour la séparation des huiles minérales.
23. Procédé d'extraction selon la revendication 22, caractérisé
en ce que l'étape de désorption est précédée par une étape de mélange d'un solvant à l'agent sorbant.
en ce que l'étape de désorption est précédée par une étape de mélange d'un solvant à l'agent sorbant.
24. Procédé d'extraction selon la revendication 23, caractérisé
en ce que les huiles mélangées au solvant recueillies après séparation d'avec l'agent sorbant sont collectées dans un évaporateur dissociant les huiles du solvant.
en ce que les huiles mélangées au solvant recueillies après séparation d'avec l'agent sorbant sont collectées dans un évaporateur dissociant les huiles du solvant.
25. Procédé d'extraction selon la revendication 24, caractérisé
en ce que le solvant évaporé est condensé puis recyclé pour réutilisation.
en ce que le solvant évaporé est condensé puis recyclé pour réutilisation.
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