FR2510735A1

FR2510735A1 - Wet granular material drainage feed - has base which forces hot gas through unsaturated portion of material pile

Info

Publication number: FR2510735A1
Application number: FR8114618A
Authority: FR
Inventors: Louis Berthod; Elie Condolios
Original assignee: Alsthom Atlantique SA
Current assignee: Alsthom Atlantique SA
Priority date: 1981-07-28
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1983-02-04
Also published as: BR8204382A; ES8305913A1; FR2510735B1; ZA825418B; AU8646582A; MA19542A1; IT1155581B; IT8267950A0; ES514399A0; GR77231B

Abstract

The drainage feed is for wet granular phosphate after mining and washing. The material is piled so that the water can percolate downwards, that appearing at the base being extracted to prevent its level rising. The drained material is extracted from an intermediate portion of the pile high enough to prevent capillary action causing the free water to rise to this level. Hot gas is also forced through the unsaturated portions of the pile, to heat the material and aid percolation of the water by reducing its viscosity and surface tension.

Description

Procédé et dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé
L'invention concerne un procédé et un dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé.Method and device for draining a wet granular material
The invention relates to a method and a device for draining a wet granular material.

Elle s'applique notamment à l'égouttage constituant à la première phase du processus de séchage de matériaux tels que les phosphates qui ont subi, après leur extration d'une mine, un lavage à l'eau qui les a débarrassé de la plus grande partie de leurs particules les plus fines telles que les argiles Le matériau à sécher peut être aussi du sable, par exemple. It applies in particular to the drainage constituting in the first phase of the drying process of materials such as phosphates which have undergone, after their extraction from a mine, a washing with water which has rid them of the greatest part of their finest particles such as clays The material to be dried can also be sand, for example.

L'opération d'égouttage consiste à déba rasser le matériau d'à peu près toute l'eau susceptible de l'entre par écoulement gravitaire. Elle précéde dans le processus le séchage proprement dit qui consiste à faire évaporer l'eau subsistante. The draining operation consists in removing the material from almost all the water likely to enter it by gravity flow. It precedes in the process the actual drying which consists in evaporating the remaining water.

On connaît, notamment par le brevet français nO 2 128 013 (SOGREAH) un procédé d'égouttage qui comporte les opérations suivantes - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et prélèvement de matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement. We know, in particular from French patent No. 2 128 013 (SOGREAH), a draining process which comprises the following operations - supplying the wet material to form a stack so as to allow the water to flow by percolation over the height of the stack by saturating the material located at the bottom of it and making free water appear, - discharge of free water at the bottom of the stack so as to prevent the level d free water to rise, - and sampling of drained material in an intermediate part of the stack at a sufficiently high "sampling" level above that of free water so that the capillary forces cannot cause a rise in water from the open water level to the withdrawal level.

Dans le brevet français antérieur ce procédé est mis en oeuvre à l'intérieur d'une tremie. Il présente l'avantage d'assurer un égouttage relativement bon. Il présente cependant des inconvénients notamment dans le cas du traitement des phoshates à proximité de leur lieu d'extraction. L'égouttage ntest pas aussi rapide qu'on le souhaiterait, et le séchage qui doit suivre l'égouttage nécessite un nouveau déplacement du matériau. In the prior French patent, this process is implemented inside a hopper. It has the advantage of ensuring a relatively good drainage. However, it has drawbacks especially in the case of the treatment of phoshates near their place of extraction. Drainage is not as fast as one would like, and the drying which must follow the draining requires a new displacement of the material.

La présente invention a pour but de permettre d'obtenir simplement un égouttage rapide et complet, et d'effectuer un séchage ultérieur sans déplacement supplémentaire du matériau égoutté. The object of the present invention is to enable a rapid and complete drainage to be obtained simply, and to carry out a subsequent drying without additional displacement of the drained material.

Elle a notamment pour objet un procédé d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce procédé comportant les opérations suivantes - apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de stécouler par percolation sur la hauteur de 11 empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de 11 eau libre, - évacuation de l'eau 'libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empêcher le niveau d'eau libre de s'élever, - et prélèvement de matériau égoutté dans une partie intermédiaire- de l'empilement à un niveau "de prélèvement" suffisamment élevé au dessus de celui de l'eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, -ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une opération de circulation forcée de gaz chaud à travers les parties de ltempilement non saturées d'eau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. It relates in particular to a process for draining a wet granular material, this process comprising the following operations - supplying the wet material to form a stack so as to allow the water to steak by percolation over the height of the stack by saturating the material located at the bottom of it and showing free water, - evacuation of free water at the bottom of the stack so as to prevent the level of free water from s 'raise, - and sample of drained material in an intermediate part - of the stack to a level of "sample" sufficiently high above that of the free water so that the capillary forces cannot cause a rise in water from the free water level to the withdrawal level, this process being characterized in that it further comprises an operation of forced circulation of hot gas through the parts of the stack which are not saturated with water so as to cha uff the material so that the rise in temperature facilitates the percolation of water by reducing its viscosity and its surface tension.

Ce procédé comporte de préférence deux opérations successives de circulation de gaz chaud à travers le même matériau, à savoir - une opération de simple chauffage dans laquelle le gaz chaud circule en circuit fermé de manière à se saturer d'humidité et à éviter un refroidissement par évaportation d'eau, - puis une opération de séchage dans laquelle le gaz circule en circuit ouvert et est chauffé avant de traverser le matériau. This process preferably comprises two successive operations for circulating hot gas through the same material, namely - a simple heating operation in which the hot gas circulates in a closed circuit so as to saturate with humidity and to avoid cooling by evaportation of water, - then a drying operation in which the gas circulates in an open circuit and is heated before passing through the material.

La présente invention a également pour objet un dispositif d'égouttage d'un matériau granulaire mouillé, ce dispositif comportant - des moyens d'apport du matériau mouillé pour former un empilement de manière à permettre à l'eau de s'écouler par percolation sur la hauteur de l'empilement en saturant le matériau situé à la partie inférieure de celui-ci et en faisant apparaître de l'eau libre, - des moyens d'évacuation de l'eau libre à la partie inférieure de l'empilement de manière à empecher le niveau d'eau libre de s'élever, - et des moyens de prélèvement du matériau égoutté dans une partie intermédiaire de l'empilement à un niveau "de prélèvement;;" suffisamment élevé au dessus de celui de 11 eau libre pour que les forces de capillarité ne puissent pas provoquer une remontée d'eau du niveau d'eau libre jusqu'au niveau de prélèvement, - ce dispositif étant caractérise par le fait tu'il comporte en outre - une paroi inclinée à l'angle du talus natu 1 du matériau à égoutter pour que lesdits moyens d'apport forment sur cette paroi une couche de matériau présentant une épaisseur sensiblement constante et constituant ledit empilement, cette paroi étant perméable aux gaz tout en étant infranchissable par le matériau à égoutter, - un circuit de gaz muni d'une pompe pour faire traverser cette paroi perméable et cette couche de matériau par un gaz, - et un organe de chauffage pour chauffer ce gaz avant qutil traverse cette couche de matériau de manière à chauffer le matériau pour que l'élévation de température facilite la percolation de l'eau par diminution de sa viscosité et de sa tension superficielle. The present invention also relates to a device for draining a wet granular material, this device comprising - means for supplying the wet material to form a stack so as to allow the water to flow by percolation over the height of the stack by saturating the material located at the bottom of it and making free water appear, - means for discharging free water at the bottom of the stack so preventing the level of free water from rising, - and means for withdrawing the drained material in an intermediate part of the stack at a "withdrawal level ;;" sufficiently high above that of free water so that the capillary forces cannot cause a rise in water from the level of free water to the level of withdrawal, - this device being characterized by the fact that it includes in addition - a wall inclined at the angle of the natural slope 1 of the material to be drained so that said supply means form on this wall a layer of material having a substantially constant thickness and constituting said stack, this wall being permeable to gases while by being impassable by the material to be drained, - a gas circuit provided with a pump to make this permeable wall and this layer of material pass through with a gas, - and a heating element to heat this gas before it crosses this layer of material so as to heat the material so that the rise in temperature facilitates the percolation of water by reducing its viscosity and its surface tension.

Ce dispositif comporte avantageusement en outre un entassement perméable de pierres disposé sous la paroi perméable, et la supportant, - le circuit de gaz faisant passer le gaz en série à travers cet entassement puis à travers cette paroi perméable, puis à travers la couche de matériau à égoutter, de manière que cet entassement assure à la fois une distribution uniforme du gaz et une réserve de chaleur. This device advantageously further comprises a permeable heap of stones placed under the permeable wall, and supporting it, the gas circuit passing the gas in series through this heap then through this permeable wall, then through the layer of material. to drain, so that this accumulation ensures both a uniform distribution of the gas and a heat reserve.

De préférence encore l'organe de chauffage est constitué par un capteur solaire. More preferably, the heating member is constituted by a solar collector.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit etre compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, entre remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un meme élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le meme signe de référence. Using the attached schematic figures, we will describe below, without limitation, how the invention can be implemented. It should be understood that the elements described and shown may, without departing from the scope of the invention, be replaced by other elements ensuring the same technical functions. When the same element is represented in several figures, it is designated therein by the same reference sign.

La figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention, le plan de coupe étant perpendiculaire à la longueur du dispositif. Figure 1 shows a sectional view of a device according to the invention, the cutting plane being perpendicular to the length of the device.

La figure 2 représente une vue en coupe II-II de la paroi perméable de ce dispositif, le plan de coupe étant perpendiculaire à la fois au plan de la figure 1 et à celui de cette paroi. 2 shows a sectional view II-II of the permeable wall of this device, the cutting plane being perpendicular both to the plane of Figure 1 and to that of this wall.

Le dispositif décrit est destiné à recevoir des phosphates lavés extraits d'un gisement dans un pays chaud, et à restituer ces phosphates complétement séchés. Il comporte un massif poreux de pierres 2 qui présente une section en triangle isocèle avec des côtés inclinés à 450, et qui s'étend rectilignement horizontalement sur une grande longueur. The device described is intended to receive washed phosphates extracted from a deposit in a hot country, and to restore these completely dried phosphates. It comprises a porous solid mass of stones 2 which has an isosceles triangle section with sides inclined at 450, and which extends rectilinear horizontally over a great length.

Ce massif est parcouru intérieurement par un tuyau longitudinal de distribution d'air chaud 4 muni d'ouvertures de distribution 6 et alimenté par une pompe à air 8 recevant l'air d'un capteur solaire 10. This massif is internally traversed by a longitudinal hot air distribution pipe 4 provided with distribution openings 6 and supplied by an air pump 8 receiving the air from a solar collector 10.

Ce massif sert de support à une paroi perméable 12 qui est appuyée sur ses flancs et qui le sépare d'une couche de phosphates 14 qui a été déversée sur son arête sommitale grâce à une bande transporteuse 16 qui est déplaçable longitudinalement et qui constitue lesdits moyens d'apport. This solid mass serves as a support for a permeable wall 12 which is supported on its sides and which separates it from a layer of phosphates 14 which has been poured over its summit ridge by means of a conveyor belt 16 which is longitudinally displaceable and which constitutes said means of input.

La paroi perméable est généralement plane et constituée d'une tôle ondulée dont les lignes sommitales suivent les lignes de plus grande pente de la paroi et comportent des perforations surmontées de toits incurvé vers le bas (voir figure 2). Cette disposition empêche l'eau et le phosphate de pénétrer dans le massif 2. The permeable wall is generally flat and consists of a corrugated sheet, the top lines of which follow the lines of greatest slope of the wall and include perforations surmounted by curved roofs downwards (see FIG. 2). This arrangement prevents water and phosphate from entering the massif 2.

Le prélèvement se fait au bas du massif à l'aide de deux roues à godets 28 qui sont placées des deux côtés du massif, à sa base, et qui de même que la bande transporteuse 16, peuvent se déplacer sur toute la longueur du dispositif. The sample is taken from the bottom of the block using two bucket wheels 28 which are placed on both sides of the block, at its base, and which, like the conveyor belt 16, can move over the entire length of the device. .

Ledit "empilement" de phosphate se continue sans interruption au dessous du massif 2 par deux trémies convergente-divergente 30 qui s'étendent sur toute la longueur du massif. Ces trémies débouchent chacune au dessus d'un plateau récepteur inférleur 32 dont les bords relevés retiennent l'eau libre qui apparait par suite de la percolation de l'eau à travers l'empilement sur toute la hauteur de celui-ci. Cette eau est évacuée à l'aide d'une conduite 34.Le fond 36 du plateau 32 est amovible de manière à permettre l'évacuation du phosphate contenu dans la trémie 30, ceci chaque fois que ce phosphate est devenu insuffisamment perméable en raison de l'accumulation des particules d'argile qui subsistaient dans le phos- phate apporté et qui ont été entrainées vels le bas par l'eau en cours de percolation dans l'empilement. Le niveau d'eau libre dans le plateau 32 est par exemple situé à 2 mètres du niveau du prélèvement opéré par la roue 28, de maniere à permettre à l'eau arrivant à ce niveau de prélèvement de continuer à descendre sous l'action de la pesanteur sans être sensiblement gênée dans son déplacement par les forces capillaires agissant à partir du niveau d'eau libre. Said "stacking" of phosphate continues without interruption below the block 2 by two converging-diverging hoppers 30 which extend over the entire length of the block. These hoppers each emerge above an infiltrator receiving plate 32 whose raised edges retain the free water which appears as a result of the percolation of water through the stack over the entire height thereof. This water is evacuated using a pipe 34. The bottom 36 of the plate 32 is removable so as to allow the evacuation of the phosphate contained in the hopper 30, this whenever this phosphate has become insufficiently permeable due to the accumulation of clay particles which remained in the brought phosphate and which were dragged down by the water during percolation in the stack. The level of free water in the plate 32 is for example located 2 meters from the level of the withdrawal operated by the wheel 28, so as to allow the water arriving at this level of withdrawal to continue to descend under the action of gravity without being significantly hindered in its movement by capillary forces acting from the free water level.

Selon une disposition particulière, lorsqu'une couche 14 a été constituée par apport de phosphate, l'air chaud provenant du cap- teur 10 et ayant traversé le massif 2, la paroi perméable 12 et cette couche est repris grâce à un couvercle 38 qui le reconduit à partir du sommet du massif, jusqu'à l'entrée du capteur solaire 10. According to a particular arrangement, when a layer 14 has been formed by adding phosphate, the hot air coming from the sensor 10 and having passed through the solid mass 2, the permeable wall 12 and this layer is taken up thanks to a cover 38 which carried back from the top of the massif, to the entrance to the solar collector 10.

Le couvercle est au moins partiellement constitué de panneaux mobiles de manière à permettre le déplacement des roues 28 lors du prélèvement. Ce circuit fermé évite une évaporation excessive de l'eau du phosphate, une telle évaporation pouvant soit refroidir le phosphate et donc diminuer l'efficacité de l'égouttage, soit nécessiter une puissance de chauffage accrue.The cover is at least partially made up of movable panels so as to allow the wheels 28 to move during removal. This closed circuit avoids excessive evaporation of the phosphate water, such evaporation can either cool the phosphate and therefore reduce the efficiency of the drainage, or require increased heating power.

Des volets mobiles 40 et 42 constituent un dispositif de commutation permettant après l'opération de chauffage simple effectuée en circuit fermé, de passer à une deuxième opération de chauffage qui assure le séchage complet du phosphate. Lors de cette deuxième opération le volet 40 est abaissé de manière à laisser l'air humide s'échapper dans l'atmosphère au sommet du massif, le volet 42 permettant alors l'alimentation du capteur solaire à partir de l'air atmosphérique froid et sec. Le volet 40 au sommet du couvercle 38 doit de plus être abaissé lors de l'apport de phosphate. Movable shutters 40 and 42 constitute a switching device allowing, after the simple heating operation carried out in a closed circuit, to pass to a second heating operation which ensures the complete drying of the phosphate. During this second operation, the flap 40 is lowered so as to let the moist air escape into the atmosphere at the top of the massif, the flap 42 then allowing the supply of the solar collector from cold atmospheric air and dry. The flap 40 at the top of the cover 38 must also be lowered when adding phosphate.

L'avantage de la disposition particulière qui vient d'être décrite est d'éviter de consommer de l'énergie de chauffage pour évaporer une partie de l'eau qui aurait pu etre évacuée par percolation. Mais elle présente le désavantage d'obliger à installer un couvercle 38 de grandes dimensions et coûteux. Si l'énergie de chauffage est peu coûteuse, en raison par exemple d'un fort ensoleillement et d'un faible coût d'installation des capteurs solaires, il peut donc être préférable de ne pas adopter cette disposition. The advantage of the particular arrangement which has just been described is to avoid consuming heating energy to evaporate part of the water which could have been removed by percolation. However, it has the disadvantage of requiring the installation of a large and expensive cover 38. If the heating energy is inexpensive, for example due to strong sunshine and a low cost of installing the solar collectors, it may therefore be preferable not to adopt this arrangement.

Le débit d'air peut être par exemple de 66 m3/h par mètre carré de section droite de l'écoulement dans le phosphate, la puissance correspondante étant de 0,13 Kwh par Kg d'eau évaporée pour obtenir une température de 46 C, ceci pour une épaisseur de la couche de phosphate 14 de 2 mètres. Dans le circuit d'air, le massif 2 et la paroi perméable doivent provoquer une perte de charge pour assurer une bonne répartition de l'air, qui traverse le phosphate. Ceci entraîne une perte de charge totale de 300 mm H20, la puissance de la pompe à air 8 étant choisie en conséquence. La vitesse de séchage 2 étant de 0,59 Kg d'eau par heure et m de surface du phosphate, le coût de l'énergie électrique utilisée est seulement voisine du quart de celle qui aurait été nécessaire avec le séchage par le fuel. The air flow rate can be for example 66 m3 / h per square meter of cross section of the flow in the phosphate, the corresponding power being 0.13 Kwh per Kg of water evaporated to obtain a temperature of 46 C , this for a thickness of the phosphate layer 14 of 2 meters. In the air circuit, the block 2 and the permeable wall must cause a pressure drop to ensure good distribution of the air, which passes through the phosphate. This results in a total pressure drop of 300 mm H2O, the power of the air pump 8 being chosen accordingly. The drying speed 2 being 0.59 Kg of water per hour and m of surface of the phosphate, the cost of the electric energy used is only close to a quarter of that which would have been necessary with the drying by fuel oil.

Claims

1 / Method for draining a wet granular material, this method comprising the following operations - supplying the wet material to form a stack so as to allow the water to flow by percolation over the height of the stack in saturating the material located at the bottom of it and causing free water to appear - discharging free water at the bottom of the stack so as to prevent the level of free water from rising, - and sampling of drained material in an intermediate part of the stack at a sufficiently high "sampling" level above that of the open water so that the capillary forces cannot cause a rise in water from the level d free water up to the withdrawal level, - this process being characterized by the fact that it further comprises an operation of forced circulation of hot gas through the parts of the stack unsaturated with water so as to heat the material so that the element Temperature variation facilitates the percolation of water by reducing its viscosity and its surface tension.

2 / A method according to claim 1, characterized in that it comprises two successive operations of circulation of hot gas through the same material, namely - a simple heating operation in which the hot gas circulates in a closed circuit so as to saturate with humidity and avoid cooling by evaporation of water, - then a drying operation in which the gas circulates in an open circuit and is heated before passing through the material.

3 / Device for draining a wet granular material, this device comprising - means (16) for supplying the wet material to the upper part of a stack (14) so as to allow the water to s' flow by percolation over the height of the stack by saturating the material located at the lower part thereof and causing free water to appear, - means (34) for discharging free water to the part lower of the stack so as to prevent the level of free water from rising, - and means (28) for withdrawing the drained material in an intermediate part of the stack at a sufficiently high "withdrawal" level at above that of free water so that the capillary forces cannot cause a rise of water from the level of free water to the level of withdrawal, - this device being characterized by the fact that it further comprises - a wall (12) inclined at the angle of the natural slope of the material to be drained so that said m filler materials form on this wall a layer of material (14) having a substantially constant thickness and constituting said stack, this wall being permeable to gases while being impassable by the material to be drained, - a gas circuit (4, 6 , 8, 10) provided with a pump (8) to make a gas pass through this permeable wall and this layer of material, - and a heating element (10) to heat this gas before it passes through this layer of material so as to heat the material so that the rise in temperature facilitates the percolation of water by reducing its viscosity and its surface tension.

4 / Device according to claim 3, characterized in that the gas circuit comprises switching means (40, 42) for carrying out two successive operations of circulation of hot gas through the same material (14), namely - a simple heating operation in which the hot gas circulates in a closed circuit so as to saturate with humidity and to avoid cooling by evaporation of water, - then a drying operation in which the gas circulates in open circuit and is heated before to cross the material.

5 / Device according to claim 3, characterized in that it further comprises a permeable pile of stones (2) disposed under the permeable wall (12), and supporting it, - the gas circuit (4, 6, 8 , 10) passing the gas in series through this heap then through this permeable wall, then through the layer of material to be drained, so that this heap ensures both a uniform distribution of the gas and a reserve of heat.

6 / Device according to claim 5, characterized in that the heating member is constituted by a solar collector (10).

7 / Device according to claim 3, characterized in that the permeable wall (12) is generally planar and consists of a corrugated sheet (20) whose top lines (22) follow the lines of greatest slope of the wall and have perforations (24) surmounted by roofs (26) curved downwards.