FR1464362A - Four tubulaire rotatif pour le séchage et le boulettage de boues de consistance pâteuse - Google Patents

Description

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Four tubulaire rotatif pour le séchage et le boulettage de boues de consistance pâteuse. La présente invention concerne un dispositif pour le séchage et le boulettage de boues de consistance pâteuse et tenace, telles qu'il s'en produit notamment lors du dépoussiérage humide des gaz perdus dans les aciéries produisant des aciers oxygénés.

Il est connu de sécher des matériaux humides dans des tambours rotatifs au moyen de gaz chauds, les matières à sécher se déplaçant soit dans le même sens que le courant de gaz chauds, soit à contre-courant.

Ces tambours de séchage ne conviennent en général que pour des matières se présentant sous la forme de morceaux ou de gravier, ou sous une forme capable de subir un éboulement. Lorsqu'il s'agit de matières boueuses ou fibreuses ayant tendance à former des grumeaux, mottes ou conglomérats, il faut prévoir à l'intérieur des tambours rotatifs des éléments spéciaux rapportés, ayant pour but de diviser constamment la masse de matières de telle sorte que les surfaces venant en contact avec les gaz chauds alternent constamment.

Pour le séchage de boues de charbon ou de schlamms, on a par exemple essayé d'obtenir ce résultat en disposant à l'intérieur du tambour un grand nombre de chaînes. Mais ces essais n'ont pas donné de résultats satisfaisants. De plus, tous les efforts faits en vue de sécher de cette façon ou de façon analogue, dans des tambours rotatifs, les boues provenant des aciéries produisant des aciers oxygénés, et de leur donner ainsi une constitution leur permettant d'être traitées sur des bandes de frittage, n'ont donné aucun résultat.

La poussière qui est séparée des gaz perdus provenant des convertisseurs à soufflage d'oxygène. dans les laveurs humides renferme 80 de particules ayant une grosseur inférieure à 0,8 micron, le reste étant constitué par des particules d'une grosseur de 0,1 à 0,5 micron. La faible proportion de poussières constituées par de grosses particules présente dans l'eau boueuse est récupérée dans des bassins de décantation spéciaux, à cause de l'impossibilité de séparer ces grains au moyen de filtres fonctionnant par aspiration.

Le gâteau de filtration qui se forme dans les filtres à aspiration ne contient donc que de la poussière extrêmement fine. Etant donné sa teneur en fer très élevée, qui est de 60 j'c environ, et sa teneur en CaO, qui est de 15 environ, cette poussière est un minerai de grande valeur. Mais étant donné crue la teneur en eau du gâteau de filtration se situe en général entre 40 et 50 %, ce gâteau ne peut être renvoyé à l'aciérie en vue d'un traitement ultérieur sans avoir été séché davantage.

Toutefois, le poids spécifique élevé des boues, la finesse de leur grain et les forces de capillarité élevées qui en résultent entre les diverses particules de poussière rendent ces boues si tenaces que tout séchage ultérieur est impossible avec les moyens connus.

Aussi bien les séchoirs par contact que tous les séchoirs tubulaires rotatifs sont recouverts intérieurement, en très peu de temps, d'une couche dure comme la pierre. Dans les tambours de séchage, les produits évacués sont constitués en partie par de grosses mottes dont l'intérieur est entièrement humide et par de la poussière très fine. De grandes quantités de poussière très fine sont du reste entraînées par les gaz chauds, de sorte qu'il est obligatoire de prévoir une installation de dépoussiérage spéciale pour les gaz chauds évacués.

La formation d'un dépôt très dur dans les séchoirs peut être attribuée en partie au durcissement du Ca(OH) .2, en combinaison avec la teneur en C02 des gaz chauds. Des essais récents ayant pour but de sécher les boues dans des fours à bandes en nids d'abeilles se sont égale-

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ment soldés par un insuccès complet. En outre, le prix de tels séchoirs serait si élevé que leur intérêt économique resterait toujours problé- matique. Dans certaines aciéries, on a songé pour cette raison à réduire chimiquement la teneur en eau élevée des boues en les faisant passer dans des vis de malaxage et en y ajoutant de la chaux vive. Dans d'autres aciéries, on étale les boues en lits. Mais étant donné que les boues ne sèchent- pratiquement pas à l'air et conservent leur teneur en eau initiale même au bout de plusieurs années, ceci n'est pas davantage une solution. Le procédé consistant à mélanger les boues humides avec du minerai fin et à les renvoyer ainsi aux hauts- fourneaux ne peut pas non plus être considéré comme satisfaisant.

L'invention apporte pour la première fois un remède à cet état de choses. Elle a pour but de permettre la réalisation d'un dispositif de séchage fonctionnant de -façon très économique et sans incident, capable de sécher les boues ou schlamms pour ramener leur humidité résiduelle à toute valeur désirée. Les matières séchées sont, en outre, obtenues sous la forme de boulettes dont la grosseur se situe dans des limites aussi étroites que possible, ce qui permet leur stockage. Enfin, le séchage doit s'effectuer de telle sorte que les gaz chauds quittant le tambour ne renferment plus de poussière.

L'invention résout ces problèmes de façon extrêmement simple. Elle utilise un tambour rotatif tubulaire connu, faiblement incliné en direction de son extrémité d'évacuation ou- de sortie. Le régime auquel tourne le tambour et son inclinaison sont réglés selon la production horaire en boues et- selon leur teneur en eau.

Suivant l'invention, la partie antérieure du tambour renferme, du côté correspondant à son entrée, plusieurs membrures d'entraînement disposées l'une derrière l'autre, consti- tuées par exemple chacune par trois bras placés en étoile, décalés les uns par rapport aux autres de 120 . L'écartement des membrures dans le sens axial du tambour est étudié de telle sorte que les mottes ou morceaux de boues introduits dans le tambour soient soulevés par les bras des membrures comme par un râteau. Lorsque, par suite de la rotation du tambour, les bras viennent occuper une position se rapprochant de la verticale, les mottes glissent le long des bras et retombent jusqu'au centre des membrures. A cet endroit, elles sont retenues de façon particulièrement sûre par les bras voisins et par une barre de fer reliant les membrures dans l'axe du tambour. Les mottes séjournent donc un certain temps dans l'axe du tambour. Dans cette position, elles sont léchées de tous côtés par les gaz chauds et séchées de façon ininterrompue. Tant qu'elles sont encore humides et par conséquent collantes, elles ne progressent pas en direction de la sortie du tambour, malgré la rotation et l'inclinaison de ce dernier. Etant donné qu'une partie des mottes glisse évidemment le long des bras formant râteaux, pour être en principe soulevée de nouveau par les mêmes bras, les mottes sont constamment déformées, de sorte que de nouvelles surfaces viennent en contact avec les gaz chauds.

Seules les mottes qui retombent à l'écart des râteaux et dont le diamètre est en même temps inférieur à l'écartement entre les membrures se déplacent progressivement en direction de la sortie du tambour. Comme il ne peut s'agir que de mottes qui ont déjà atteint un degré de séchage relativement élevé, ce phénomène correspond exactement au but pour- -suivi par l'invention en prévoyant des éléments montés dans la partie antérieure du tambour. L'écartement entre les membrures va en dimi. nuant en direction de la sortie du tambour.

lI n'est pas possible que les mottes collent aux membrures et que- celles-ci se chargent de croûtes nu dépôts, étant donné qu'au moment où les bras ne sont pas entourés de boues, il s'échauffent fortement, de sorte que lorsque les mottes viennent en contact avec ces bras leurs surfaces sèchent si rapidement qu'il ne se produit pas d'adhérence. Par ailleurs, il est exclu que les bras s'oxydent sous Peffet de la chaleur au contact des boues humides, du fait qu 7ils sont rafraîchis constamment de façon répétée.

Lorsque les mottes de boue ont franchi la zone du tambour renfermant les membrures, elles ont déjà été fortement broyées et séchées. Malgré cela, il reste encore trop d'humidité à l'intérieur de ces mottes ou morceaux, dont la plupart ont encore la grosseur du poing.

Les organes montés dans la moitié du tambour orientée vers la sortie ont pour but, suivant l'invention, de diviser encore davantage ces mottes et d'amalgamer avec les plus grosses mottes les fines particules de boues qui, sous l'effet d'un chauffage plus long, se décomposeraient en fines poussières sur le trajet parcouru vers la sortie du tambour, de sorte qu'une --rande partie serait entraînée au dehors - par les gaz chauds.

Suivant l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un grand-nombre de tôles déflectrices disposées en couronnes, soudées concentrique- ment à l'enveloppe intérieure du tambour. Les tôles déflectrices sont parallèles les unes aux autres et sont légèrement inclinées par rapport à l'axe du tambour. Ces couronnes de tôles déflectriees n'ont pour but que de diviser les mottes de boues, et non de les retenir. C'est

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pourquoi ces tôles déflectrices sont disposées de façon à contribuer au déplacement des matières en direction de la sortie du tambour pendant la rotation de celui-ci. Mais étant donné que même les plus grosses mottes de boue ne sont pas lourdes au point que leur propre poids suffise à les faire passer à travers les intervalles séparant les tôles lorsqu'elles sont soulevées et à les diviser, il est indispensable de parfaire l'invention afin de parvenir à ce résultat et d'empêcher la stagnation des boues qui sinon serait inévitable. Suivant cette autre particularité de l'invention, il est prévu dans les travées formées sur l'enveloppe entre deux couronnes de tôles déflectrices un dé en fer massif disposé librement. Les arêtes de ce dé sont nettement brisées. La particularité de ce dé réside dans le fait que, reposant sur l'une de ses faces, il est d'abord nettement soulevé lors de la rotation du tambour. Pendant cette rotation du tambour, le dé ne glisse pas mais au contraire bascule et roule sur ses arêtes brisées. Grâce à l'inclinaison du tambour, il roule jusqu'à la couronne de tôles déflectrices placée plus bas, broie ainsi les grosses mottes de boues qui se trouvent devant les intervalles, et les pousse à travers ces derniers. On conçoit aisément qu'une bille ne remplirait ce rôle que de façon insuffisante.

Mais, dans une certaine mesure, les couronnes de tôles déflectrices assurent également le broyage des mottes. Etant donné que, comme on le conçoit aisément, les mottes qui se trouvent devant les intervalles sont soulevées très haut, lors de la rotation du tambour, elles retombent donc d'une hauteur correspondante. Tenant compte de ce fait, la longueur des tôles ou leur inclinaison par rapport à l'axe du tambour est, suivant l'invention, adaptée à l'inclinaison de ce tambour, de telle sorte que les mottes retombant des tôles déflectrices viennent avec certitude heurter les arêtes des couronnes de tôles, et ne retombent pas par exemple sur la matière tendre roulant sur le fond du tambour.

Du fait que les grosses mottes sont poussées à travers les intervalles de la couronne et par suite de l'action de laminage produite par le roulement des dés, on constate que des quantités considérables de poussière fine s'agglutinent de nouveau aux grosses mottes encore humides.

Les matières évacuées à l'extrémité du tambour ont donc une humidité résiduelle extrêmement uniforme, notamment du fait que la grosseur de particules des matières se maintient dans des limites très étroites. Il est recommandé de réduire progressivement d'une couronne à l'autre la largeur des intervalles entre les tôles déflectives au fur et à mesure que l'on approche de la sortie du tambour.

L'humidité résiduelle de la matière est fonction non seulement de la présence des éléments rapportés à l'intérieur du tambour, mais aussi de l'inclinaison de ce dernier et de sa vitesse de rotation. Ces facteurs peuvent naturellement être très facilement modifiés. C'est pourquoi, tout en conservant les mêmes éléments intérieurs, le dispositif, objet de l'invention, peut sans difficulté être adapté aux boues ou schlamms de natures les plus différentes.

La teneur en poussière des gaz chauds évacués à contre-courant par rapport aux matières boueuses est si faible qu'il est possible de renoncer à tout dépoussiérage. Le succès obtenu par ce séchage sans production de poussière doit être attribué non seulement à la fixation continue de la poussière fine au niveau des couronnes de tôles déflectrices, mais aussi et pour une part considérable à l'influence des membrures d'entraînement prévues dans la partie antérieure du tambour. Outre leur fonction de retenue des grosses mottes au milieu du courant de gaz, ces membrures ont aussi pour but de capter les fines particules de poussière encore entraînées par les gaz. Par suite de leur ténacité, les boues adhèrent en partie dans la zone d'entrée du tambour et pendent en fils épais aux bras des membrures en formant ainsi un voile de boue étagé en profondeur. Les gaz chauds sont donc obligés de se frayer un chemin à travers ce voile de boue. Sous l'effet de ces fréquentes déviations du gaz, les poussières sont retenues par le voile de boue.

Les dessins schématiques annexés montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible de l'objet de l'invention.

La figure 1 est une vue en coupe longitudinale avec arrachement partiel de l'enveloppe d'un tambour de séchage suivant l'invention.

La figure 2 en est une vue en coupe transversale par la ligne A-B en figure 1.

La figure 3 est une vue en perspective des éléments montés dans la partie antérieure du tambour.

La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation des éléments montés à l'intérieur du tambour par la ligne A-B en figure 1.

La figure 5 est une vue en perspective des éléments montés à l'intérieur de la partie antérieure du tambour représentés en coupe sur la figure 4.

La figure 6 est une vue en coupe transversale du tambour par la ligne C-D en figure 1.

L a figure 7 est une vue en développement d'un fragment de l'enveloppe de la partie postérieure du tambour, montrant les tôles déflectrices et le dé diviseur.

Le tambour de séchage représenté à titre

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d'exemple sur la figure 1 comporte une trémie d'alimentation 2, une vis transporteuse 3, un tube 4 légèrement incliné par rapport à l'horizontale, des frettes 5, des galets 6 et un mécanisme d'entraînement comportant un moteur 7, un pignon 8 et une couronne dentée 9. A l'extrémité du tambour se trouve un dispositif de sortie 10 comportant un volet basculant 11 ainsi qu'un brûleur 12. Les gaz chauds déplacés à contre-courant traversent les matières traitées et s'échappent par un conduit d'évacuation 13.

Les parties arrachées de l'enveloppe du tambour laissent apparaître les éléments rapportés à l'intérieur des deux moitiés du tambour.

La forme et la disposition ou l'agencement des éléments rapportés à l'intérieur de la partie antérieure du tambour sont nettement visibles sur la figure 2, qui est une vue en coupe transversale par la ligne A-B en figure 1. Comme visible sur cette figure, les éléments rapportés à l'intérieur du tambour comprennent un grand nombre de membrures en étoile 14 disposées les unes derrière les autres et présentant plusieurs bras, de préférence trois. Les bras des membrures 14 sont alignés dans le sens longitudinal du tambour. Mais il est évidemment possible également de les décaler angulairement les uns par rapport aux autres. Cependant, afin de ne pas trop freiner le flux des gaz chauds, il est recommandé de les aligner. -On a indiqué à titre d'exemple comment les mottes de boue 15 se déplacent à l'intérieur de ces membrures en étoile 14.

Les mêmes membrures 14 sont représentées également en perspective sur la figure 3. Comme déjà indiqué, le résultat fourni suivant l'invention par les éléments montés dans la partie antérieure du tambour, à savoir la séparation ou la division des boues et leur maintien dans le courant de gaz, peut être également obtenu avec des éléments de forme modifiée, à condition qu'elle soit adaptée au but poursuivi.

On a représenté à titre d'exemple sur la figure 4 une vue en coupe du tambour par le plan A-B, montrant une variante de réalisation de ces éléments, qui ont ici une forme de nasse. Lesdits éléments sont constitués par plusieurs anneaux 16 montés les uns derrière les autres et soudés à l'enveloppe du tambour par de courtes barrettes de liaison 17, chaque ensemble étant décalé de l20 par rapport au précédent.

Cette forme de nasse est particulièrement visible sur la figure 5 dans laquelle un élément est représenté en perspective. Les boues sont déposées à l'intérieur de la nasse par la vis transporteuse 3. Etant donné que ces boues ne peuvent pas tomber immédiatement à travers la nasse du fait qu'elles se présentent sous forme de mottes qui adhèrent aux anneaux, elles ne se déplacent pas, tout d'abord, en direction de la sortie 10 du tambour, malgré la rotation de celui-ci. Lorsque les mottes se détachent des anneaux, elles sont de nouveau entraînées et soulevées, au maximum après un tiers de tour du tambour, par les barrettes de liaison 17, qui agissent à la manière d'un râteau; elles peuvent alors retomber dans les anneaux.

On a représenté sur la figure 6, qui est une vue en coupe transversale par la ligne C-D de la moitié postérieure du tambour, la forme des couronnes de tôles déflectrices 18 prévues suivant l'invention dans cette partie du tambour. Les couronnes de tôles déflectrices s'étendent jusqu'à l'extrémité du tambour. La largeur des intervalles ménagés entre les tôles déflectrices individuelles des couronnes est réglée selon la grosseur maximum des particules de matières traitées. Comme il a déjà été indiqué, les couronnes de tôles déflectrices 18 n'ont pas pour but de retenir les matières, par exemple pour augmenter la durée de leur séjour dans le tambour, mais elles ont surtout pour but de guider le dé diviseur 19 et d'amener sur son trajet les mottes destinées à être broyées ou divisées.

On a représenté sur la figure 7 une vue en développement d'un fragment de l'enveloppe du tambour qui fera mieux comprendre le rôle destiné à être joué par les tôles déflec- trices 18 en coopération avec le dé 19. L'enveloppe du tambour et les tôles déflectrices 18 se déplacent dans la direction indiquée par la flèche E. Le dé 19 est entraîné vers le haut dans la même direction mais, après bascule- ment, il repart dans la direction indiquée par la flèche F. On conçoit aisément qu'il brise ainsi les plus grosses mottes 15 placées devant les tôles déflectrices, en les repoussant vers la sortie du tambour à travers les intervalles séparant ces tôles.

Les éléments rapportés -suivant l'invention à l'intérieur du tambour permettent éventuellement de traiter dans ce tambour des schlamms ou des boues d'autres natures. Pour le traitement des boues provenant des aciéries produisant des aciers oxygénés, c'est le seul tambour de séchage jusqu'à présent utilisable. Etant donné que les matières sortant du tambour sont constituées par de petites boulettes dures pouvant être stockées, elles conviennent parfaitement à un dépôt sur les bandes de frittage, en constituant ainsi un minerai de grande valeur.

Il va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et que les détail de réalisation concernant la forme, l'agencement et le type des divers éléments contribuant à l'effet obtenu peuvent être modifiés, sans

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s'écarter de cette invention, dans le domaine des équivalences. C'est ainsi, par exemple, qu'il est possible de remplacer les membrures en étoile prévues dans la partie du tambour par laquelle entrent les matières par un grillage formant nasse, de la manière indiquée.

Claims (1)

1. RÉSUMÉ 1 Four tubulaire en forme de tambour rotatif pour le séchage de matières boueuses ou d'autres matières ayant tendance à former des mottes ou conglomérats, notamment des boues ou schlamms provenant des aciéries produisant des aciers oxygénés, ces matières traversant le tambour en étant léchées par un courant de gaz chaud, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'intérieur de ce tambour des éléments rapportés constitués, dans la partie antérieure du tambour, où s'effectue la réception des matières, par un certain nombre de membrures en étoiles à plusieurs branches disposées en rangées les unes derrière les autres et, dans la partie postérieure du tambour, c'est-à- dire vers sa sortie, par une rangée de couronnes de tôles déflectrices également disposées les unes derrière les autres. 2 Modes de réalisation de ce four de séchage, caractérisés par les particularités suivantes, séparément ou collectivement a. Les bras des membrures sont alignés dans le sens axial du tambour; b. Les bras des membrures sont décalés angu- lairement les uns par rapport aux autres; c. Il est prévu au lieu des membrures ou d'une partie de ces membrures une cage constituée par des tiges de fer formant une nasse ouverte dans le sens axial du tambour; d. Les intervalles entre les tôles déflectrices soudées en couronnes sur l'enveloppe intérieure du tambour se rétrécissent par paliers en direction de la sortie du tambour; e. Les tôles constituant les couronnes de tôles déflectrices sont disposées de telle sorte qu'elles contribuent au déplacement des matières traitées en direction de la sortie lors de la rotation du tambour; f. Les tôles constituant les couronnes de tôles déflectrices sont légèrement inclinées par rapport à la verticale en direction de l'axe du tambour, d'une valeur égale ou supérieure au produit du diamètre du tambour par le rapport entre l'inclinaison du tambour et sa longueur; g. Des organes de roulement sont introduits dans les voies formées par les intervalles ménagés entre deux couronnes de tôles déflectrices; h,. Ces organes de roulement sont constitués par des dés dont les arêtes sont fortement brisées.