FR2514664A1 - Appareil a lit fluidise - Google Patents

Abstract

L'APPAREIL A LIT FLUIDISE COMPORTE, DISPOSES EN SERIE, SUIVANT SON AXE VERTICAL LONGITUDINAL 1 DE BAS VERS LE HAUT, UN TAMBOUR 2 A GROSSES PARTICULES ET UN TAMBOUR 3 A PARTICULES MOYENNES ET UN TAMBOUR 4 A PARTICULES FINES, CES DEUX DERNIERS TAMBOURS DIVERGEANT VERS LE HAUT. L'APPAREIL A LIT FLUIDISE COMPORTE AUSSI UNE GRILLE 11 DISPOSEE EN TRAVERS DE SON AXE LONGITUDINAL 1 DANS LE TAMBOUR 4 A PARTICULES FINES.

Description

L'invention concerne les dispositifs pour la mise en oeuvre des procédés métallurgiques et a notamment pour objet un appareil à lit fluidise,
Un homme de l'art qui travaille dans ce domaine saie que par le terme "lit fluidisé,r on entend un phénomène selon lequel des particules d'une matière solide ou d'un agent ss- lide sont maintenues dans un courant ascendant d'une matière ou d'un agent liquide et/ou gazeux. Ce lit se forme, en régle générale, pendant l'écoulement d'un agant liquide et/ou gazeux à travers une couche d'agent solide lorsque des particules d'une matière solide sont mises en un mouvement chaotique qui est suivi d'une expansion de la couche.

Le lit fluidisé peut être formé à des vitesses du courant fluidisant d'agent liquide et/ou gazeux supérieures à une valeur déterminée appelée vitesse initiale de fluidisation. Le courant ascendant d'agent liquide et/ou gazeux créant un lit fluidisé est nommé courant fluidisant.

La présente invention trouve son application la plus efficace dans des dispositifs de traitement des minerais polymétalliques polydispersés, dans la métallurgie des me taux non ferreux et, en particulier, pour la mise en oeuvre de procédés d'extraction et d'oxydation dans un système fluidisé "matière solide-gaz-liquide", autrement dit, dans un système de lit fluidisé à trois phases.

Comme on le sait le terme "polydispersé" désigne une matiére solide ayant des particules de différentes grandeurs.

La présente invention peut aussi titre appliquée dans des dispositifs utilisés pour le traitement en lit fluidisé d'autres minerais connus, dans les industries métallurgique et chimique.

On connaît un appareil à lit fluidisé utilisé pour la mise en oeuvre des procédés hydrométallurgiques, comportant, disposés en série suivant son axe vertical, longitudinal, en direction ascendante, un tambour cylindrique à gros ses particules, un tambour conique à particules moyennes et un tambour conique à particules fines, ces deux derniers tambours divergeant vers le haut et étant disposés coaxialelement et reliés entre eux.

Sur le tambour à particules fines est monté un couvercle tandis que le tambour à grosses particules est muni d'un fond. Le corps est pourvu de tubulures par lesquelles un gaz et un produit de départ a' traiter dans le lit fluidise sont introduits dans le tambour à grosses particules et qui sont fixées dans la paroi latérale de ce tambour en faisant un certain angle avec l'axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé.

I1 est également prévu une tubulure par laquelle le produit traité est évacué de l'appareil a' lit fluidisé, qui est fixée à sa partie supérieure, elle aussi en faisant un angle avec l'axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé.

Les tambours ci-dessus mentionnés sont raccordés l'un a' 1' autre de telle manière que le bord inférieur du tambour â grains moyens est fixé au bord supérieur du tambour à gros grains et que le bord inférieur du tambour à grains fins prolonge le bord supérieur du tambour à grains moyens.

Une grille destinée à répartir régulièrement le courant fluidisant d'agent liquide suivant tout le volume de l'appareil à lit fluidisé, est montée en travers de l'axe vertical-de l'appareil à lit fluidise et est disposée dans le tambour à gros grains (cf., par exemple, Recueil des études scientifiques de l'institut d'Etat des recherches des métaux non-ferreux ' étallurgie des métaux non-ferreux" n029
Edition "Metallurguia", Moscou, 1964, p.123).

L'appareil à lit fluidisé connu est insuffisamment fiable dans le cas de son utilisation pour le traitement des minerais polydispersés.

L'appareil à lit fluidisé connu utilise ltoxygène de l'air amené dans la composition du produit de départ d'une ma niere insuffisamment efficace.

I1 ressort des expériences que ces inconvénients sont dus au fait que, par suite de la disposition de la grille dans le tambour a gros grains qui a un diamètre assez grand compte tenu des conditions selon lesquelles il faut assurer une évacuation fiable du produit traité depuis l'appareil à lit fluidisé, la vitesse de fluidisation des particules de grosses dimensions n'est pas suffisante. Ces inconvénients s'aggravent encore dans le cas où une quantité limitée d'agent liquide est amenée, selon les conditions de la réalisation des processus technologiques dans l'appareil à lit fluidisé, dans la composition du produit de départ pour la création du courant fluidisant.

Dans certains cas, on crée la vitesse nécessaire pour la fluidisation des grosses particules en ajoutant, a cet effet, au courant fluidisant un gaz comprimé. Mais dans ce cas, comme il ressort des expériences, les conditions de fluidisation des particules fines et moyennes ne sont pas respectées.

En conséquence, un brusque affaiblissement de l'interaction des agents du produit de départ dans l'appareil a lit fluidisé aboutit à l'interruption du processus technologique.

Dans d'autres cas, on obtient la vitesse de fluidisation en augmentant l'angle de conicité des tambours coniques de l'appareil à lit fluidisé approximativement jusqu') 600.

Mais l'augmentation de cet angle jusqu'a une valeur aussi importante conduit a un dépôt intensif de particules solides sur les parois du cane au-dessus de la grille, qui s'observe dé avec un angle de conicité égal à 450
En se déposant sur la paroi du corps les particules s'accumulent et se condensent en formant des couches denses qui, en glissant le long des parois de l'appareil à lit fluidisé tombent sur la surface de la grille. Ceci augmente la résistance hydraulique de la grille sur sa périphérie et pro voque l'accroissement de la vitesse du courant fluidisant suivant l'axe vertical longitudinal de l'appareil a lit fluidisé.

Une répartition irrégulière des vitesses sur la section transversale de l'appareil a lit fluidisé provoque une hétérogénéité du lit fluidisé formé dans celui-ci. Des grosses particules sont alors projetées de la zone centrale du lit fluidisé dans la zone à basses vitesses, autrement dit, vers les parois de l'appareil à lit fluidisé, ce qui contribue à un engorgement intensif des trous de la grille par des particules solides, surtout, au voisinage de sa périphérie.

Pou; supprimer ce phénomène on a recours, dans certains cas, à des dispositifs mécaniques assez compliqués effectuant un nettoyage continu des trous de la grille, ou on utilise des grilles, réalisées selon une telle conception telle qu'elle leur permet de tomber sous l'action du poids accru des particules accumulées sur la grille et de rétablir ainsi leur résistance hydraulique initiale grâce au nettoyage de ces trous des particules déposées.

Toutefois, toutes ces solutions compliquent la cons- truction et l'entretien de l'appareil à lit fluidisé.

Dans un appareil connu à lit fluidisé, pour débarrasser les trous de la grille des particules déposées on amène un gaz comprimé et, notamment, de l'air comprimé, à travers une tubulure prévue dans la paroi du tambour a grosses particules au-dessous de la grille. Le gaz est alors amené périodiquement jusqu'a ce que les particules déposées se séparent totalement de la grille, autrement dit, jusqu'au nettoyage total des trous de la grille.

Cependant, dans ce cas, en débarrassant ou en nettoyant les trous de la grille des particules déposées sur elle, on provoque un écart des vitesses du courant fluidisant suivant toute la hauteur de l'appareil à lit fluidisé par rapport aux valeurs prescrites, choisies compte tenu de la condition selon laquelle il faut assurer une interaction totale des a gents d'un produit de départ dans le lit fluidisé.

Cet inconvénient est da à ce que pour assurer le passage du courant fluidisant à travers une grille, dont les trous sont bouchés par une couche immobile de particules déposées sur cette grille, il faut amener un gaz sous une pression élevée. C'est pourquoi la fluidisation de la couche immobile, mentionnée, sur la grille ou son nettoyage par amenée d'un gaz comprimé nécessite toujours une augmentation de la valeur de la vitesse du courant ascendant sur la hauteur de l'appareil à lit fluidisé, au-dessus de la grille, jusqu'a' une valeur supe- rieure de 2 à 3 fois à celle prescrite.Dans ce cas, les particules d1un agent solide ne peuvent plus rester à l'état sus pendu comme on l'impose selon la technologie de l'interaction des agents du produit de départ et sont emportées du lit fluidisé, autrement dit, on ne leur assure pas un temps de séjour dans le lit fluidisé suffisant pour une interaction totale des agents d'un produit de départ.

On s'est donc proposé de mettre au point un appareil à lit fluidisé dans lequel la grille prendrait une telle position qui assure des vitesses, imposées d'après une technologie, du courant fluidisant sur toute la hauteur de cet appareil.

Le problème posé est résolu à l'aide d'un appareil a lit fluidisé comportant, disposés en série suivant l'axe ver tical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé, dans la direction ascendante, et reliés entre eux, un tambour â grosses particules muni d'une tubulure d'amenée d'un gaz comprimé et d'un produit de départ å traite dans le lit fluidisé, un tam bour à particules moyennes et un tambour à particules fines, muni d'une tubulure d'évacuation du produit trait0, ces deux derniers tambours divergeant vers le haut, ainsi qu'une grille disposée en travers de l'axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé, caractérisé, selon l'invention, en ce que la grille est montée dans le tambour à particules fines.

Cette disposition de la grille permet de diminuer l'angle de conicité des tambours à particules moyennes et fines car on supprime, dans ce cas > le risque d'altération du processus technologique réalisé dans le lit fluidisé d'un produit de départ par l'amenée continue d'un gaz comprime' et, notamment, de l'air, ce qu'on va expliquer dans la description qui va suivre.

En diminuant l'adhérence des particules aux parois des tambours, on obtient une élévation de la fiabilité du fonctionnement de l'appareil à lit fluidisé, ainsi que de ltefficacité de l'utilisation de l'oxygène de l'air.

En outre, dans l'appareil â lit fluidisé selon l'invention, le courant fluidisant ne doit plus surmonter la résistance hydraulique de la grille pendant la circulation d'un gaz comprimé a grande vitesse à travers les trous de celle-ci (la perte de pression à la grille est directement proportionnelle à la vitesse d'écoulement du gaz par ces trous).

Ceci permet d'utiliser la pression de gaz comprimé amené dans l'appareil à lit fluidisé pour le transport d'un produit de départ polydispersé (parfois même d'un agent liquide) dans le tambour à grosses particules.

Dans l'appareil à lit fluidisé réalisé selon l'invention, l'amenée continue de gaz comprimé ne provoque aucun changement défavorable du processus technologique se produisant dans l'appareil.

Ceci est obtenu grtce au fait que la zone d'action de la couche jaillissante, par laquelle on entend habituellement une partie du courant fluidisant (la direction de cette zone coïncide avec l'axe vertical longitudinal de 11 appareil et les vitesses dans cette zone sont notablement supérieures aux vitesses de l'autre partie du courant fluidisant) est limitée par une grille montée dans le tambour à particules fines car une grande vitesse du courant fluidisant dans l'appareil à lit fluidisé décrit ci-dessus est perdue pour vaincre la résistance hydraulique de la grille.

Comme l'on vient de le noter la zone de vitesses régulières du courant fluidisant dans les sections horizontales de chaque lit fluidisé est déterminé, en général, par le diamètre de la grille. Le diamètre de la grille est déterminé en fonction des vitesses du courant fluidisant, dans l'appareil à lit fluidisé décrit il est de 10 à 15 fois supérieur au diamètre d'un appareil à lit fluidisé de conception connue. C'est pourquoi la valeur des vitesses régulières du courant fluidisant est d'autant de fois supérieure dans les sections horizontales du lit fluidisé dans l'appareil réalisé selon l'invent ion.

I1 s' ensuit que dans la conception revendiquée de l'appareil à lit fluidisé, on assure une interaction intensive de tous les agents du produit de départ en amenant en continu du gaz comprimé dans le tambour à grosses particules. La czéa- tion d'un lit fluidisé régulier lors de l'amenée continue d'un gaz comprimé permet d'augmenter, à la rigueur, le diamètre du tambour à grosses particules de 2 à 3 fois et de réduire, par cela même, pour la meme hauteur, comme dans le cas de l'appareil à lit fluidisé connu, l'angle de conicité des tambours a particules fines et moyennes jusqu'a un angle qui assure un glissement rapide des particules solides sur les parois des tambours, c'est-à-dire conformément à la condition de la suppression du risque d'accumulation des particules sur les parois.

D'autre part, l'oxygène de l'air en traversant la grille et un lit fluidisé régulier de particules finement dispersées, ctest-S-dire, un lit fluidisé d'une hauteur suffisamment grande et ayant des vitesses régulièress participe activement au processus technologique.

I1 est avantageux que la grille soit montée en ménageant un espace entre sa périphérie et la surface intérieure du tambour à fractions fines.

Cette disposition de la grille permet aux fractions fines déposées occasionnellement sur ces parois de glisser sur les parois du tambour vers les tambours disposés au-dessous.

Dans le cas contraire, sans cet espace mentionné, les particules déposées occasionnellement pourraient arriver à la périphérie de la surface de la grille et provoquer, par conséquent, une modification de la valeur prescrite de la section transversale du tambour correspondant et, ensuite, une modification de la vitesse, prescrite conformément à la technologie, du courant fluidisant, c'est-à-dire, une perturbation de l'allure normale d'un régime technologique dans l'appareil a lit fluidisé.

I1 est assez avantageux de prévoir une autre grille dis posée dans le tambour à particules moyennes et sensiblement parallèle a la première grille, les trous de l'une des grilles étant décalés dans la direction horizontale par rapport aux trous de la grille susmentionnée.

Cette solution constructive permet de transformer une couche jaillissant dans le tambour à particules moyennes en un lit fluidisé régulièrement.

En décalant les trous de la seconde grille dans la direction horizontale par rapport aux trous de la première grille, pour des dimensions imposées de leurs trous, il est possible d'accrottre la régularité du lit fluidisé dans les tambours à particules moyennes et fines. Ceci est obtenu par l'intensification du processus de détérioration sur deux grilles mentionnées du courant ascendant constitué par des bulles de gaz.

I1 est avantageux que la seconde grille soit montée avec un espace entre sa périphérie et la surface intérieure du tambour à particules moyennes.

Ceci permet, comme l'on vient de le décrire de supprimer l'accumulation des particules déposées sur les surfaces périphériques de la grille.

I1 est avantageux qu'un tube soit monté dans le tambour à grosses particules sensiblement suivant l'axe vertical longitudinal de 11 appareil à lit fluidisé, à une certaine distance du fond du tambour à grosses particules de façon à créer le courant ascendant de produit de départ et que la tubulure d'amenée de gaz comprimé soit montée coaxialement à ce tube.

Le fait qu'on a prévu un tube dans le tambour à grosses particules et qu'on a monté la tubulure d'amenée de gaz comprimé de la manière décrite ci-dessus, dans le cas où la grille est disposée dans le tambour à particules fines, assure un état fluidisé des plus grosses particules à l'intérieur du tube mentionné et permet de conserver une assez grande dimension du diamètre du tambour à grosses particules ou bien un assez petit angle d'ouverture de sa conicité choisi, compte tenu de la condition selon laquelle il faut assurer un glis- sement continu des particules sur les parois.

Cette conception de 1'appareil à lit fluidisé permet aussi de le charger avec un produit de départ sans pression sous l'effet de l'éjection entre le tube placé dans le tambour à grosses particules et la tubulure d'amenée de gaz comprimé montée coaxialement à ce tube.

Il est recommandé que la grille soit realisée sous la forme d'un cone ouvert vers le tambour- a grosses particules et soit reliée à la paroi du tambour a particules fines a l'aide d'éléments, dont une extrémité est attachée rigidement à la grille tandis que leur autre extrémité s'appuie librement sur la paroi du tambour à particules fines.

Il est aussi recommandé que la seconde grille soit réalisée sous la forme d'un cône ouvert vers le tambour à qros- ses particules et soit reliée à la paroi du tambour a particules moyennes à l'aide d'éléments, dont une extrémité est fixée rigidement à cette seconde grille tandis que leur autre extrémité s'appuie librement sur la paroi du tambour a particules moyennes.

Les grilles réalisées sous la forme de cônes ouverts vers le tambour à grosses particules, inférieur, assure un de placement continu des particules déposées sur les grilles vers les espaces périphériques. Etant passé par cet espace, les particules tombent sur le tambour inférieur à grains moyens et le tambour & gros grains qui se trouvent au-dessous et dans lesquels le courant fluidisant se déplace å des vitesses plus élevées. C'est ainsi qu'on assure la fluidisation Continue des particules glissant ou se déplaçant sur les parois des tambours.

D'autre part, cette réalisation et la disposition des grilles assurent un lit fluidisé plus régulier de toutes les particules, exclue l'éventualité du passage du courant ascendant à travers l'espace périphérique. La forme conique augmente aussi leur sensibilité vis-à-vis de la pression du courant Suidisant.

Ici, et dans la description qui va suivre, par sensibilité de chaque grille à la pression du courant fluidisant, on entend une part de l'accroissement de pression nécessaire au déplacement initial de la grille vers le haut ou vers le bas suivant 1' axe vertical longitudinal de l'appareil a lit fluidisé.

Du fait que les grilles, dans l'appareil a lit fluidisé revendiqué, ne sont pas reliés au corps, un accroissement de la pression du courant fluidisant suffisant pour une sensibilité imposée, crée sous la grille une force ascendante et la grille commence à "se soulever". Toutefois, l'espace entre les bords des grilles et la paroi de l'appareil à lit fluidisé croit alors par suite de la conicité des parois et diminue ainsi la résistance hydraulique de l'appareil à lit fluidisé au niveau des grilles "soulevées" ou "émergées".

La diminution de la résistance hydraulique aboutit à une réduction de la force soulevant la grille car la pression du courant fluidisant diminue au-dessous de chaque grille brusquement, par saccades, à la suite de la diminution de la perte de pression du courant fluidisant, pour surmonter le poids des grilles. En conséquence, les grilles reviennent ensuite dans leur position initiale. De cette manière, les grilles se déplacent jusqu'a ltélimination totale des causes provoquant l'apparition de leur sensibilité aux variations de la pression du courant fluidisé.

En général, il existe deux causes engendrant les forces soulevant la grille à savoir : une augmentation de la résistance hydraulique de la grille par suite du dépôt de particules solides sur sa surface et une pulsation de la pression du courant fluidisant. Grâce au fait que les grilles peuvent se déplacer le long de l'axe vertical de l'appareil à lit fluidisé on assure une stabilisation automatique intensive de leur résistance hydraulique, ceest-à-dire, que les grilles sont débarrassées automatiquement des particules déposées sur leur surface, et on contribue à un meilleur mélange du produit de départ grâce à sa vibration, à basse tension, pendant la pulsation de la pression du courant fluidisé.

I1 est recommandé de prévoir un réservoir, disposé suivant l'axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé, fixé à la grille et mis en communication avec une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un régulateur de pression.

I1 est aussi recommandé de prévoir un réservoir, disposé suivant 11axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé et relié a une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un régulateur de pression.

Ce mode de réalisation de l'appareil à lit fluidisé permet d'augmenter la zone de sensibilité ou de diminuer la zone d'insensibilité des grilles à la variation de la pression du courant fluidisé. La zone d'insensibilité des grilles est formée à la suite des difficultés à faire concorder la valeur de la force ascendante, de la résistance hydraulique initiale des grilles et de la vitesse du courant fluidisant.

En remplissant les réservoirs d'un gaz comprimé, on crée une force supplémentaire qui contribue au soulèvement des grilles. En réglant la valeur de la pression du gaz dans les réservoirs, il est possible de placer la grille, A l'état suspendu, dans le courant fluidisant dans les conditions concrètes créées du fonctionnement de l'appareil à lit fluidisé. E- tant donné que l'état suspendu de n'importe quel objet correspond à l'égalité de la force ascendante, proportionnelle, en principe, à la pression du courant fluidisant, et de la résistance hydraulique de la grille et du poids de la grille ellemême, un faible défaut de cet équilibre aboutit au déplacement de la grille. C'est ainsi qu'on assure une haute sensibilité de la grille aux variations dé la pression du courant fluidisant.Du fait que la pression du courant fluidisant est directement proportionnel à la -résistance hydraulique de chaque grille, cette variation provoque un déplacement vertical de chaque grille.

L'ensemble des propriétés nouvelles prédécrites de l'appareil revendiqué à lit fluidisé, exclue l'éventualité d'un écart des vitesses technologiques du courant fluidisant dans toutes les sections et suivant toute la hauteur de cet appareil, ce qui augmente la fiabilité de son fonctionnement.

La conception revendiquée de 11 appareil à lit fluidisé assure,de pair avec l'élévation de la fiabilité de son fonctionnement ou bien avec la fiabilité de la réalisation en continu des processus technologiques, une élévation efficace de l'utilisation du gaz comprimé dans la composition du produit de départ et également simplifie l'introduction du produit de départ dans le lit fluidisé.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux, a la lumière de la description explicative qui suit, d'un exemple concret de sa réalisation, et du dessin annexé sur la figure unique duquel est représenté, d'une manière schématique, un appareil a lit fluidisé réalisé selon a présente inventionten cou pe longitudinale.

L'appareil à lit fluidisé revendiqué contient un axe vertical 1 et comprend aussi, disposés successivement sur sa hauteur, du bas vers le haut, un tambour 2 à gros grains réalisé sous la forme d'un cylindre et un tambour conique 3 à grains moyens qui diverge vers le haut. Au tambour 3 a grains moyens succède un tambour conique 4 à grains fins qui diverge vers le haut et à la partie supérieure duquel est montée une tubulure 5 pour ltévacuation du produit traité et est installé un couvercle pare-éclaboussements 6.

Le rapport entre l'aire S1 de la plus petite section transversale du tambour 2 à gros grains et l'aire S2 de la plus grande section transversale du tambour 4 a grains fins est choisi comme le rapport entre la vitesse initiale V1 de fluidisation des grosses particules et la vitesse initiale V2 de fluidisation des plus petites particules a savoir
S1 : S2 = V1 V2
Les parois des tambours 2, 3, 4 sont habituellement en un matériau résistant à la corrosion, de 5 a 8 mm dépais- seur, 1'angle d'ouverture de la conicité du tambour 3 et du tambour 4 étant de 450 au maximum, ce qui assure un assez bon glissement des particules solides le long des parois.

Le tambour 2 a gros grains est muni d'un fond 7 de forme conique. Dans le tambour 2, pres de ce fond 7, est montée une tubulure 8 dtintroduction du produit de départ, qui est reliée à une source (non représentée) de produit de départ contenant des agents liquide et solide.

Une tubulure 9 est montée suivant l'axe vertical longitudinal 1 dans un trou central (non désigné) du fond 7 pour l'introduction depuis une source (non représentée) dtun gaz comprimé, dans ce cas, de l'air comprimé, amené sous pression, pour la création d'un courant fluidisant.

Le tambour 4 à grains fins renferme une grille 11, disposée transversalement à l'axe vertical longitudinal 1.

La grille 11 est fabriquée en tôle et montée en laissant un certain espace entre sa périphérie et la surface intérieure du tambour 4 à grains fins.

Par voie expérimentale, on a établi que la valeur de cet espace doit être de 20 à 50 mm au minimum, ce qui est nécessaire pour assurer un mouvement libre dtune couche de particules solides sur les parois de l'appareil à lit fluidisé.

Parallèlement à la grille 11 est installée une autre grille 10 dans le tambour 3 a grains moyens. Les trous (non désignés par des références) des grilles 10 et 11 sont décalés les uns par rapport aux autres dans la direction horizontale de sorte que le jet de courant fluidisant débouchant d'un trou de la grille 11 ne parvient pas au trou le plus voisin de la grille 10. Les dimensions et le nombre de trous des grilles 10 et 11 sont choisis en partant de la condition selon laquelle il faut assurer un lit fluidisé régulier de particules moyennes et fines dans les tambours 3 et 4 respectivement La grille 10 de la meme manière que la grille 11 est disposée avec un espace de 20 à 50 mm entre toute sa périphérie et la surface intérieure des parois du tambour 3 à grains moyens.

Il n'y a aucune liaison rigide entre les grilles 10, 11 et les parois des tambours 3 et 4, c'est pourquoi en cas de nécessité les grilles peuvent se déplacer librement, dans une certaine mesure, suivant l'axe 1. Le montage des grilles 10, 11 est assuré à l'aide d'éléments de guidage (non représenté) qui les maintiennent dans une position strictement parallèle à leur position initiale pendant qu'elles se déplacent suivant lExe 1.

Les grilles 10 et 11 sont reliées aux parois du tam-bour correspondant 3 ou 4 à l'aide d'éléments souples 10a et lla, dont l'une des extrémités est attachée rigidement à la grille 10, 11 et l'autre extrémité s'appuie librement sur la paroi du tambour correspondant 3, 4.

Un tube 12, destiné à créer un courant ascendant de produit de départ, est monté dans le tambour a gros grains 2 suivant l'axe 1, à une certaine distance du fond 7. La tubulure 9 d'introduction du gaz comprimé est montée coaxialement au tube 12. La section transversale du tube 12 et la distance entre ce tube et le fond 7 sont telles que ce tube remplit la fonction dtun tube d'air-lift de conception connue, utilisé dans des mélangeurs pneumatiques de la hydrométallurgie. La hauteur du tube 12-est limitée par la hauteur du tambour 2 à gros grains, toutefois, on a établi par expérience que, pour distribuer le courant fluidisant d'une manière plus régulière, la distance entre le point central de la grille 10 et l'extré- mité supérieure du tube 12 devait être de 500 mm au minimum.

Dans l'appareil a lit fluidisé décrit, les grilles 10 et 11 sont réalisées sous la forme de canes ouverts vers le tambour 2 à gros grains. Cette forme des grilles 10, 11, est déterminée par la nécessité d'obtenir une répartition plus régulière des bulles de gaz ascendants qui se déplacent conjointement avec le courant fluidisant sur les grilles 10 et 11.

Au-dessous de chaque grille 10 et 11, suivant l'axe 1, est disposé aussi un réservoir 13 ayant un trou (non désigné par un repère) ménagé à son point inférieur et mis en communication avec une source (non représentée) d'air comprimé par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 14. Chaque réservoir est raccordé rigidement à sa grille 10 et 11, dans un cas, il est soudé de manière que la force engendrée lors du remplissage du réservoir 13 avec un gaz provenant du régulateur de pression 14, entratne simultanément le réservoir 13 et la grille correspondante 10 ou 11 suivant l'axe 1.Les deux réservoirs 13 ne nuisent pratiquement pas a la régularité du lit fluidisé au-dessus de la grille 10 ou 11 alors que la pression de gaz comprimé établie par le régulateur de pression 14 est suffisante pour chasser un agent liquide du réservoir 13.

Les dimensions concrètes, le matériau et la conception du réservoir 13 pour la pression maximale admissible du gaz et la pression de courant fluidisant au-dessous de la grille correspondante 10 > 11, sont déterminées approximativement par calcul en tenant compte de la condition selon laquelle il faut assurer ltégalité de la force de soulèvement et de la gravité agissant sur les grilles 10, 11, ce qui doit assurer l'état suspendu calculé de chaque grille 10, 11, dans le courant fluidisant. L'état suspendu définitif ou réel des grilles 10 et 11 est assuré en modifiant la pression du gaz dans le réservoir 13 à l'aide du régulateur de pression de gaz 14.

Le fonctionnement de l'appareil à lit fluidisé sera illustré par un exemple de la réalisation dans celui-ci d'un processus d'oxydation du fer bivalent dans des solutions de sulfate de zinc0
Un produit de départ contenant un agent liquide com- posé de solution de sulfate de zinc et un agent solide, dans ce cas, un minerai de manganèse broyé jusqu'à la grosseur de 1 à 10 mm, est transporté depuis une source, à l'aide d'une pompe (non représentée) par une tubulure 8 dtintroduction du produit de départ dans le tambour 2 à gros grains. Par la tubulure 9 d'introduction du gaz comprimé on amène, depuis la source de gaz comprimé, de l'air comprimé enrichi d'oxygène à l'aide d'une pompe (non représentée).Le jet d'air comprimé ainsi formé débouche a grande vitesse de la tubulure 9 dtin- troduction de gaz comprimé et est orienté suivant l'axe vertical longitudinal 1 de l'appareil à lit fluidisé et du tube 12.

Ce jet entre avec lui le produit de départ et forme ainsi dans l'appareil à lit fluidisé un courant fluidisant composé d'un mélange de la solution de sulfate de inc et du minerai de manganèse.

Du fait que la surface de la section transversale du tube 12 est des dizaines de fDis inférieure à celle de la section transversale du tambour 2 å grosses particules, la vitesse du courant fluidisant dans ce tube est d' autant de fois supérieur re et est suffisante à la suspension des grosses particules ou, autrement dit, à la création d'un lit fluidisé régulier des plus grosses particules dans le tube 12 et a l'entrane- ment de toutes les particules des catégories les plus fines de ce tube.

Dans l'espace entre l'extrémité supérieure du tube 12 et la surface inférieure de la grille 10 le courant fluidisant ralentit son mouvement par suite d'un brusque accroissement de la surface de propagation (cette surface était précédemment limitée par la section du tube 12) suivant la section transversale de l'appareil à lit fluidisé. En conséquence, une partie des particules solides éjectées par le courant ascendant hors du tube 12 se dépose sur le fond 7 et est entre néede nouveau par le jet d'air comprimé débouchant de la tubulure 9 d'introduction de gaz comprimé.

Conjointement avec le courant fluidisant, les particules moyennes et fines du minerai de manganèse passent par les trous de la grille 10 et par l'espace ménagé sur la péri phérie de cette grille, et parviennent dans le tambour 3 à particules moyennes. Dans ce tambour 3, la vitesse du courant fluidisant décrott jusqu'a la vitesse du début de fluidisation des grains moyens. Ceci assure la formation d'un lit fluidisé régulier des particules de dimension moyenne du minerai de manganèse. La diminution mentionnée de la vitesse du courant fluidisant est due à l'accroissement de la surface de la section transversale suivant la hauteur du tambour 3 à parti- cules moyennes et à l'augmentation de la perte d'énergie ciné- tique de l'air comprimé de transport des particules des frac tions solides du minerai de manganèse, pour surmonter le lit fluidisé de grosses particules et la grille 10. Grâce A une surface considérable de la grille conique 10, on assure la régularité du lit fluidisé des particules de la fraction moyenne pratiquement sur toute la hauteur (de 90 à 100 %) du tambour 3 à particules moyennes.Après ce tambour, le courant de bulles d'air (du fait que les jets d'air comprimé ont perdu déjà pratiquement leur énergie cinétique et, par conséquent, la vitesse de mouvement vers le haut), d'agent liquide et de particules fines du minerai de manganèse forment un courant fluidifiant pour les grains fins passant par les trous de la grille 11 et par l'espace ménagé sur la périphérie de celle-ci et parviennent dans le tambour 4 à grains fins.

L'augmentation de la section transversale de l'appa- reil à lit fluidisé suivant la hauteur du tambour 4 à grains fins assure une diminution de la vitesse du courant fluidisant jusqu'à la vitesse du début de fluidisation des particules les plus fines, qui ne doivent pas entre emportées, d'après les conditions du processus technologique, de l'appareil à lit fluidisé.

On a établi par expérience que le diamètre de la grille Il constitue 100 % et davantage de la hauteur du tambour à grains fins. Ainsi, la grille 11 prévue dans le tambour 4 contribue à la création d1un lit fluidisé régulier des particules fines sur toute la hauteur du tambour 4 a grains fins. Du fait que les trous de la grille 10 sont décalés dans la direction horizontale par rapport aux trous de la grille 11 les jets d'air formés occasionnellement en aval de la grille 10 se détériorent en se heurtant contre les cloisons séparant les trous de la grille 11 et ne peuvent compromettre la régularité de la fluidisation des particules fines dans le tambour 4.

De plus, cette détérioration des jets contribue supplémentairement a l'activation de l'action de l'oxygène qui se trouve dans les bulles d'air avec d'autres agents, ce qui est utile aux processus d'oxydation qui se produit a la suite de l'interaction du fer bivalent, dans la solution de sulfate de zinc, avec des particules du minerai de manganèse dans le lit fluidisé de chaque tambour 2, 3, 4.

Après son passage dans le tambour 4 à grains fins, le produit traité, constitué par des solutions oxydées de sul fate de zinc, est évacué de ce tambour 4 à grains fins par une tubulure 5.

L'homme de l'art comprendra que sur les grilles 10 et 11 agit une force de soulèvement dont la valeur est directement proportionnelle à la résistance hydraulique des grilles 10, 11 et à la valeur de la pression du courant fluidisant.

Au moment de ltégalisation de la force de soulèvement et de la force de gravité de la grille 10 ou 11, la grille corres pondant, de manière analogue aux particules d'un agent solide de départ,se trouve à l'état suspendu. Cet état est obtenu dans l'appareil à lit fluidisé à l'aide d'un régulateur de pression 14 qui chasse l'agent liquide du réservoir 13 à travers l'orifice de celui ou t introduit cet agent dans le réservoir.

Pendant l'utilisation de l'appareil à lit fluidisé, une partie des particules est projetée vers les parois des tambours correspondants 2, 3, 4 et se dépose sur les surfaces des grilles 10 et 11. Toutefois, les parois de ces grilles ont une assez grande inclinaison, pour que les particules déposées passent sans obstacles dans les tambours inférieurs oU la vitesse du courant fluidisé est plus élevée. Ceci assure leur retour dans le lit fluidisé et supprime l'éventualité de l'accumulation d'une couche de particules solides près des parois des tambours 3 et 4 et sur la surface des grilles 10 et 11, ce qui évite, à son tour, le risque d'une perte de capacité de fonctionnement de l'appareil à lit fluidisé à la suite d'un écart par rapport aux vitesses prescrites du courant fluidisé dans les sections correspondantes des tambours 3, 2; 4.

Ainsi, on crée, sur toute la hauteur des tambours 2, 3 et 4, des lits fluidises réguliers dans lesquels se trouvent des particules grosses, moyennes et petites dtun agent solide à l'état régulièrement fluidisé lors d'une amenée continue d'air comprimé à travers la tubulure 9.

L'essentiel de cette conclusion sera exposée d'une manière détaillée ci-après
1) le mode de réalisation proposé et l'emplacement de disposition des grilles dans l'appareil à lit fluidisé permettent pratiquement d'amener en continu du gaz comprimé a' travers la tubulure 9 ét réduisent le risque d'engorgement des trous des grilles 10, 11, par des particules d'agent solide déposées sur celles-ci ;
2) la possibilité d'amener un gaz comprimé en continu permet d'augmenter la surface ou le diamètre de la section transversale du tambour 2 à gros grains et ainsi, pour une hauteur limitée de l'appareil, de réduire l'angle de conicité de ses parois pour respecter la condition qui impose un glissement libre des particules déposées d'agent solide;;
3) la disposition proposée des grilles par rapport aux parois de l'appareil à lit fluidisé et la présence des réservoirs fixés aux grilles correspondantes 10, 11, contribuent à la formation des vibrations automatiques des grilles, ce qui réduit encore le risque d'engorgement des trous de ces grilles;
4) la réduction du risque de salissement des parois des tambours 2, 3, 4 et des trous des grilles 10, 11 par des particules d'agent solide élève la durée de maintien de l'état régulièrement fluidisé des particules de toutes les fractions, pratiquement dans tout le volume de 1 'appareil à lit fluidisé ; ;
5) l'élévation de la durée de maintien de l'état régulièrement fluidisé des particules de toutes les fractions, dans tout le volume, contribue sensiblement à l'augmentation de la fiabilité du fonctionnement de l'appareil à lit fluidisé avec une intensité maximale de l'interaction et de l'efficacité de l'utilisation de tous les agents dans le processus technologique se déroulant dans cet appareil.

Les modèles expérimentaux de l'appareil à lit fluidisé revendiqué qui ont été fabriqués ont subi des essais qui ont prouvé leur haute fiabilité avec une intensité de l'interaction des agents dans ceux-ci supérieure de 10 à 20 fois cel le constatée dans les dispositifs pneumatiques ou mécaniques utilisés pour la mise en oeuvre des procédés technologiques grâce au mélange du produit de départ.

Lt appareil à lit fluidisé exécuté selon la présente invention est caractérisé par une fabrication simple, un montage facile, une haute tenue en utilisation et un entretien aise.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation, décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'a titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leur combinaison, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection revendiquée

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Appareil à lit fluidisé comportant, disposés successivement suivant l'axe vertical (1) longitudinal de l'appareil à lit fluidisé, du bas vers le haut et reliés entre eux, un tambour (2) à grosses particules muni d'une tubulure (8, 9) d'introduction d'un gaz comprimé et d'un produit de départ à traiter dans le lit fluidisé, un tambour (3) à particules moyennes et un tambour (4) a' particules fines muni d'une tubulure (5) d'évacuation du produit traité, ces deux derniers tambours divergeant vers le haut, ainsi qu'une grille (11) disposéeentravers de l'axe vertical longitudinal (1) de l'appareil à lit fluidisé, caractérisé en ce que la grille (11) est disposée dans le tambour (4) à particules fines.

2 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la grille (11) est disposée avec un espace entre sa périphérie et la surface intérieure du tambour (4) à particules fines.

3 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une seconde grille (10) disposée dans le tambour (3) å particules moyennes et sensiblement parallèle à la première grille (11), les trous d'une grille (11) étant décalés dans la direction horizontale par rapport aux trous de l'autre grille (10).

4 - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la seconde grille (10) est montée avec un espace entre sa périphérie et la surface intérieure du tambour (3) à particules moyennes.

5 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le tambour (2) à grosses particules est logé, sensiblement suivant l'axe vertical longitudinal de l'appareil à lit fluidisé > à une certaine distance du fond (7) de ce tambour (2) à grosses fractions un tube (12) destiné à créer un courant ascendant de produit de départ et en ce qu'une tubulure (9) d'introduction d'un gaz comprimé est monté coaxialement à ce tube (12).

6 - Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la grille (11) est réalisée sous la forme d'un cône ouvert vers le tambour (2) à grosses particules et est reliée à la paroi du tambour (4) à particules fines par des éléments (lla) dont l'une des extrémités est raccordée à la grille (11) et l'autre extrémité s'appuie librement sur la paroi du tambour (4).

7 - Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde grille (10) est réalisée sous la forme d'un cône ouvert vers le tambour ( 2) a grosses particules et est reliée a la paroi du tambour (3) à particules moyennes par des éléments (10a) fixés rigidement, dont l'une des extrémités est raccordée à cette grille (10) tandis que l'autre extrémité s'appuie sur la paroi du tambour (3).

8 - Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte un réservoir disposé suivant l'axe vertical longitudinal (1) de l'appareil à lit fluidisé, fixé à la grille (11) et mis en communication avec une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un régulateur de pression (14).

9 - Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce qucil comporte un réservoir (13) disposé suivant l'axe longitudinal (1) de 11 appareil à lit fluidisé, fixé à la seconde grille (10) et mis en communication avec une source de gaz comprimé par l'intermédiaire d'un régulateur de pression (14).