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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA SEGREGATION DE MATIERES SOLIDES, EN FONCTION
DE LEUR' GROSSEUR DE GRAIN.
La présente invention est relative à la ségrégation sélective de matières solides, en fonction de leur grosseur de grain. Elle est particuliè- rement applicable au traitement de matières solides granulaires naturelles ou précipitées, telles que pierre à chaux, composés de magnésium, minerais con- tenant des corps précieux, etc.,,,, où la ségrégation et l'éloignement de fines matières solides sont avantageux dans le'traitement subséquent. Elle est par- ticulièrement appropriée à la ségrégation de matières solides qui ne peuvent pas être classées par grosseur de grain, en appliquant des procédés hydrauli- ques.
Dans l'industrie de raffinage du pétrole datant de ces dernières années, on a utilisé dans le cracking catalytique des hydrocarbures une tech- nique qu'on a appelée celle des "solides fluidifiés En général, ce terme signifie qu'une masse ou lit de particules solides finement divisées (généra- lement des catalyseurs à base de silice-alumine) est portée à une température de cracking et soumise à l'action d'un courant contrôlé de gaz hydrocarbure qui circule vers le haut à travers la masse de matières solides, à une vitesse telle que la masse ou lit se comporte essentiellement comme un liquide, en obéissant même à certaines deslois de l'hydraulique. Toutefois, dans cette in dustrie,l'utilisation du principe des solides fluidifiés s'est montrée diffi- cile à cause de l'entraînement de certaines particules fines du catalyseur,
qui abandonnent le réacteur ou récipient contenant les solides fluidifiés, sous forme de poussière. Le catalyseur employé est souvent coûteux, si bien que cette perte par poussière doit de préférence être évitée, ou tout au moins réduite. Un entraînement :important de poussière hors de la masse ou lit flui- difié est également nuisible au fonctionnement de l'équipement de récupération des chaleurs perdues, et/ou à celui des colonnes de distillation. Dans un pro- cédé de cracking catalytique déterminé, les gaz entrainent environ 0,1. gramme de matières solides par dm .
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La Déposante a découvert, et décrira ci-dessous, comment ce phénomène accessoire normalement désavantageux de la technique de fluidifi- cation dans le cracking catalytique par exemple, peut être transformé en un procédé économiquement avantageux de classement ou de ségrégation sélective de matières solides au moyen d'un gaz ; cette action peut être combinée avec un autre traitement de ces matières solides. Avant de décrire en détail les caractéristiques de l'invention, il est préférable de rappeler plus complè- tement quelle est la nature d'un lit fluidifié. On doit préciser également que la Déposante n'entend pas limiter son invention à l'exemple spécifique qui va être donné.
On sait que lorsqu'un gaz s'élève au sein d'une masse ou lit de matières solides finement divisées, plusieurs phénomènes distincts peuvent se manifester. Si la vitesse spatiale du gaz (que l'on entend ici comme le volume total de gaz par unité de temps quittant le lit, divisé par la sec- tion transversale occupée par le lit, compte tenu du gaz dégagé) est très basse, savoir de l'ordre d'une fraction de décimètre par seconde, le gaz fil- tre simplement à travers la masse de matières solides, sans provoquer aucun mouvement sensible de celles-ci. En d'autres termes, le lit est "mort"., ou stagnant ou immobile.
A des vitesses spatiales beaucoup plus grandes, par exemple de l'ordre de 15 mètres par seconde, le gaz soulève pratiquement tou- tes les particules solides, et les entraine hors du lit, sous forme d'une dispersion ou suspension diluée, en quelque sorte analogue à de l'air chargé de poussières. A des vitesses spatiales intermédiaires, le gaz suspend ou fluidifie les fines particules solides; seules certaines d'entre elles sont entraînées avec le gaz.
Les caractéristiques d'un lit fluidifié sont notamment les sui- vantes : il possède un niveau superficiel analogue à celui d'un fluide, un haut degré de turbulence des particules solides, et une grande homogénéité thermique entre les particules solides et les gaz. Une autre caractéristique consiste dans sa haute concentration en matières solides, ou "densité dyna- mique" de ce lit fluidifié. Toutefois, pour présenter ces caractéristiques, la vitesse du gaz assurant la fluidification d'une matière déterminée doit être réglée entre certaines limites critiques. Ainsi, et indépendamment de toute sélectivité dans le classement des particules, la fluidification impo- se par elle-même des limites critiques dans la vitesse spatiale du gaz.
Par exemple, si la vitesse est trop faible, le gaz pourra s'élever au sein du lit en y creusant des canaux, et seulement la portion supérieure de ce lit se trouvera fluidifiée. Si l'on adopte une vitesse spatiale trop élevée, des jaillissements excessifs pourront être provoqués dans le lit. Il est indispen- sable, pour réaliser une fluidification satisfaisante, que ces deux inconvé- nients soient évités ou pour le moins réduits.
La présente invention fait usage de vitesses spatiales critiques entre d'étroites limites (situées en-deçà de la zone plus large des vitesses spatiales critiques de fluidification), propres à effectuer la séparation sé- lective prédéterminée par grosseurs de grain de matières solides appartenant à un lit fluidifié. Les vitesses adoptées dépendent de certaines variables, comprenant notamment la densité des particules, et leur grosseur. Par défini- tion, ces matières solides doivent être fluidifiables, c'est-à-dire capables d'être fluidifiées sous l'effet d'un courant ascendant de gaz, pour donner naissance à une masse ou lit homogène ne tendant pas à se stratifier.
En rai- son de l'inter-relation des variables à considérer, les caractéristiques de l'invention ressortiront peut-être plus clairement en utilisant des formules mathématiques et des exemples spécifiques des conditions de traitement. Toutes ces données seront au mieux comprises si l'on fait maintenant une description générale d'un type d'appareil propre à la mise en pratique de l'invention.
La Déposante a réalisé avec succès la séparation sélective par grosseurs de grain prédéterminées en utilisant l'appareillage dont la disposi- tion générale est la suivante : un récipient de réaction, de forme de préfé- rence cylindrique, est pourvu d'une plaque d'étranglement horizontale compor- tant des ouvertures, et par suite susceptible d'être traversée par un gaz, cette plaque étant disposée à la partie inférieure de ce récipient. Elle est
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située au-dessus d'une chambre inférieure, ou boite à vent, et supporte le lit de matières solides fluidifiées.
Au-dessus de ce lit est réservé dans le réacteur un espace libre ou franc bord, recevant le gaz qui y parvient en sortant du lit, espace depuis lequel le gaz (et les particules fines sépa- rées et entraînées par lui) continue à s'élever jusqu'au point d'évacuation hors du réacteuro Les matières solides à traiter sont introduites dans le réacteur par tout moyen approprié, tel qu'une vis transporteuse d'alimenta- tion, ou un déversoir. Les matières solides plus grosses traitées peuvent être évacuées hors du réacteur, en condition fluidifiée, à partir d'un niveau convenable et de préférence en un point éloigné du point d'alimentation.
On a reconnu préférable de choisir, comme point d'évacuation pour les matières solides résiduelles les plus grossières, un point voisin de la plaque d'étran- glement, afin de réduire un court-circuitage éventuel des matières solides fi- nes qui seraient autrement entraînées hors du lit fluidifié. Le gaz sortant par la partie supérieure du récipient de réaction (et entraînant de 0,1 à 1,5 ,grammes de matières solides par dm ) est conduit à travers une installation de séparation entre gaz et particules solides, installation dont le type est l'appareil cyclone bien connu.
Il convient de noter que la présente invention est applicable aux matières solides fluidifiables Par cette expression, on entend les particules solides se trouvant à l'état pratiquement sec, ou suffi- samment sèches pour pouvoir être introduites dans le réacteur et fluidifiées dans celui-ci, ces particules pouvant être soit homogènes, soit mélangées (par exemple du sable et de la pierre à chaux) pouvant présenter aussi toute une variété de formes, et étant en tout cas d'une grosseur de grain inférieure à 1 centimètre environ.
La déposante a découvert que la séparation sélective par grosseurs de grain peut être effectuée d'après le principe de la fluidification si la vi- tesse spatiale de fluidification du gaz introduit, après la plaque d'étrangle- ment, est contrôlée conformément à la formule suivante :
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v = O1G. S 1 - 2 ' d Î D -2 ' J- 2) (1 -n) dans laquelle =
V = la vitesse spatiale du gaz dans les conditions régnant dans le réacteur, en centimètres par seconde.
S = un facteur de forme dont la valeur est d'environ 1 pour des particules de dimensions sensiblement homogènes. n = une constante variant entre 0 et 1 et qui généralement est d'une valeur de 0,6 g = l'accélération de gravité connue, exprimée en 2entimètresgrammes-secondes, et qui est généralement égale à 981 cm/gr/seco d = densité réelle des particules, exprimée en grammes par cm3 du matériau le plus léger entraîné en quantité substantielles.
D = diamètre maximum des particules, exprimé en centimètres, des éléments des dimensions les plus fortes entraînés par le gaz.
= la densité du gaz en grammes par cm3 = la viscosité du gaz, exprimée en poises.
Cette formule peut être quelque peu simplifiée, pour certaines conditions particulières. Ainsi, lorsque l'on traite un matériau dont la di- mension des particules individuelles est inférieure à 1 centimètre environ, les particules les plus fines à séparer étant d'une grosseur correspondant à -20 mailles comme limite supérieure, n possède une valeur d'environ 0,6, et la formule donnant la vitesse spatiale du gaz peut être simplifiée pour devenir
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Une autre simplification peut encore être réalisée si le gaz employé est de l'air à une pression d'environ 1 atmo, et à la température de 20 C environ,.
Ceci est souvent le cas, et la formule devient alors :
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; .100 d o.7 D1.1
En dépit de son aspect superficiel de complication, cette for- mule est en fait très simple à appliquer en vue de la ségrégation sélective de fines particules, attendu que seulement deux variables doivent être pré- déterminées, savoir la densité réelle des particules solides les plus légè- res, et la dimension maximum désirée pour les particules fines entraînées.
En ce qui concerne ce dernier facteur, si par exemple on désire une sépara- tion correspondant à au moins 150 mailles, une référence à des données standard indiquera la valeur à adopter pour Do
En tenant compte de l'explication qui a été donnée ci-dessus pour définir ce,qu'est un lit fluidifié et pour préciser les termes utilisés, l'invention pourra être mieux exposée telle qu'appliquée dans un procédé suivant lequel un lit homogène de matières solides à traiter, ne tendant pas à la stratification, est établi dans un réacteur à l'intérieur duquel s'élè-- ve au sein du lit un courant de gaz possédant une vitesse suffisante pour fluidifier pratiquement toutes les particules solides du lit et les mainte- nir fluidifiées,
la vitesse du gaz étant telle que le courant ascendant en- traîne et transporte hors du lit les particules solides d'une grosseur infé- rieure à une dimension de grain prédéterminée, tout en laissant dans le lit les particules solides plus grosses. La vitesse du gaz est harmonisée avec la densité et le diamètre des particules solides les plus fines devant être séparées de façon à contrôler les limites de grosseur de grain au-dessous desquelles les particules solides plus grosses restent fluidifiées dans le lit et au-dessus desquelles les particules solides plus fines sont évacuées hors du lit.
En ce qui concerne la précision des limites de séparation par grosseurs de grain réalisée dans la mise en pratique de l'invention, on peut préciser qu'il est possible d'arriver à des séparations très francheso Par exemple, si l'on fluidifie en continu des particules de pierre à chaux en extrayant sélectivement ¯ pratiquement toutes les particules inférieures à 65 mailles, on a constaté que moins de 2% en poids de particules d'une dimension supérieure étaient mélangés aux particules fines entrainées D'autre part, les particules solides résiduelles plus grosses.. savoir les particules soli- des non entraînées, d'une grosseur de grain supérieure à 65 mailles, conte- naient seulement 25% en poids environ de la matière originale plus fine exis- tant à l'origine dans le produit traité.
Cette fraction fine subsistant dans le produit grossier est d'ailleurs en elle-même relativement grosse, en ce sens qu'un important pourcentage de celle-ci est de dimensions avoisinant celles du produit appelé grossier. Des données plus précises seront fournies par la suite.
Une caractéristique importante de l'invention consiste dans sa possibilité d'utilisation dans une large zone de températures. C'est ainsi qu'en prenant en considération les variations de densité du gaz, et de vis- cosité de celui-ci, par des méthodes de calcul connues, on a trouvé qu'une très faible variation se produisait dans la qualité de la séparation des particules si la température du lit passait de 160 C environ à 3.3500C envi- ron. Bien entendu,l'application de la formule indiquée donnera les valeurs de la vitesse spatiale du gaz aux différentes températures adoptées, valeurs numériquement'différentes de celles obtenues par conversion normale en condi- tions standard pour le gaz, attendu que la vitesse spatiale est considérée comme la vitesse à réaliser dans les conditions particulières régnant dans le réacteur.
Une autre caractéristique de l'invention consiste dans les lar- ges variations admissibles en ce qui concerne le taux d'alimentation du ré- acteur, sans effet sensible sur la qualité et la nature de la séparation par dimensions. Par exemple, la Déposante a effectué des séparations au moyen d'une installation à alimentation discontinue par charges, dans laquelle le emps de détention du produit dans le réacteur était de plusieurs minutes,
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et elle a également effectué des séparations en continu dans lesquelles le temps moyen de détention des particules était de l'ordre d'une fraction de seconde.
La variation du temps de détention obtenue équivaut à un multiple du taux d'alimentation, pour des hauteurs de lit similaires, et cependant la qualité de la séparation fut pratiquement la mêmeo Par exemple, dans la sé- paration effectuée pour de la pierre à chaux broyée, pour éloigner les par- ticules plus fines que 6 mailles, on a adopté des taux d'alimentation de l'ordre de 200 Kg par dm de section transversale du réacteur et par heure.
De telles valeurs permettent de conduire la séparation de façon très écono- mique.
Des détails particuliers relatifs à une forme de mise en oeuvre de l'invention seront donnés en se référant aux dessins annexés dans les- quels :
La figure 1 est un schéma explicatif.
La figure 2 montre partiellement en perspective un récipient de réaction, et l'appareillage associé destinés par exemple à classer sélective- ment puis à calciner de la pierre à chaux broyée. Il y a lieu de noter que différents matériaux pourront exiger des dispositions légèrement différentes de cet appareillageo
La figure 1 donne une vue schématique idéalisée du traitement de matières solides conformément à la présente invention. Le récipient de réaction A comporte une boite à vent inférieure L, un lit fluidifié B formé de particules solides grossières C et de particules solides fines F en état de fluidification, et une zone libre ou de franc bord D régnant au-dessus du niveau supérieur K du lit fluidifié B E représente la matière à traiter dans le récipient de réaction A.
G désigne le gaz pénétrant dans la partie infé- rieure du récipient de réaction A et s'élevant à travers le lit fluidifié B, à la vitesse critique de fluidification, entraînant ainsi les particules fi- nes F hors du lit B Les particules solides grossières résiduelles C peuvent être évacuées, si on le désire, à partir du niveau K du lit fluidifié B, au moyen du conduit M pourvu d'une vanne. De la chaleur extérieure peut être apportée au lit B au moyen du conduit H également pourvu d'une vanne. Le gaz G sortant de la zone de franc bord D du réacteur A et contenant les particu- les fines F sélectivement entraînées peut être conduit à un cyclone I dans lequel les particules fines sont séparées du gaz d'entraînement.
On notera que lorsque le lit B est fluidifié en continu, il est important qu'à tout ins- tant les particules solides résiduelles les plus grosses forment au moins en- viron les deux tiers en poids environ du lit B, faute de quoi ce lit subirait une défluidification.
Dans la figure 2, le réacteur est désigné dans son ensemble par 11 Il comporte des parois latérales 12, une partie supérieure détachable 13, et une partie inférieure détachable 14. A l'intérieur de celui-ci, la plaque d'étranglement horizontale ajourée 42 divise le réacteur en une boite à vent inférieure 70, et en un lit fluidifié 43 reposant sur cette plaque. Le lit fluidifié 43 est surmonté par la zone de franc bord 75 Le conduit'15 partant de la partie supérieure 13 du réacteur est relié au cyclone primaire 18.
Le conduit 19 muni d'une vanne 20 relie la partie supérieure du cyclône primaire 18 au cyclone secondaire 80 Le conduit 16 pourvu d'une vanne 17 relie le ré- chauffeur 53 à la boite à vent 70 du réacteur 11 Le conduit 47 d'évacuation des particules solides, muni de la vanne 48, s'étend vers le bas et vers l'ex- térieur, depuis la partie inférieure du lit fluidifié 43, pour aboutir au four de calcination 49 pour la chaux, de type connu. La chaux calcinée sort du four 49 par le conduit 77.
Pour la mise en action du réacteur 11, le ventilateur 51 est mis en marche, et du gaz aspiré par le conduit 50 est refoulé par le conduit 52 à une pression d'environ 100 grammes par cm3 Du combustible amené par le conduit 88 portant la vanne 89 est introduit dans le conduit 52 en un point situé un peu en avant de celui où ce conduit 52 pénètre dans le ré chauffeur 53.
Par un réglage approprié des vannes 90, 91 et 92, la quantité d'air mélangée au combustible, et celle qui est détournée par le by-pass 54 pour aboutir au
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réchauffeur 53 peut être contrôlée. Le gaz chaud quitte le réchauffeur 53 par le conduit 16 muni de la vanne 17, et pénètre dans la boite à vent 70 du réacteur !1 Le gaz chaud s'élève dans le réacteur 11, en chauffant celui-ci. Le gaz d'échappement est conduit depuis celui-ci, par la canali- sation 15, jusque dans le cyclone 18, puis arrive dans le cyclone secondai- re 80 en empruntant le conduit 19, après quoi il passe à l'extérieur par le conduit 82.
Lorsque le réacteur 11 est porté à la température désirée, on règle l'alimentation en gaz arrivant par le conduit 16, au moyen de la vanne 17. Ensuite, de la pierre à chaux brute est conduite au broyeur 40, par le conduit 97. Elle est broyée jusqu'à une finesse sensiblement inférieure à une grosseur de grain de 5 cm, dans le broyeur 40, et est ensuite conduite par la canalisation 41 munie de la vanne 42 jusque dans la zone de franc bord 75 du réacteur llo Dans celui-ci, et grâce à un contrôle soigneux de la vitesse spatiale du gaz, les particules inférieures à 65 mailles sont entrai- nées hors du réacteur 11 par le gaz, et sont conduites au cyclone primaire 18. Depuis le fond de ce dernier, les fines particules de poussière sont éva- cuées par le conduit 21 muni de la vanne 22, en vue d'un usage ultérieur sur lequel on reviendra plus loin.
Le gaz entraînant une poussière extrêmement fine quitte la partie supérieure du cyclone primaire 18 par le conduit 19 muni de la vanne 20, et est conduit au cyclone secondaire 80; depuis celui-ci il arrive à l'extérieur, par le conduit 82 La poussière séparée dans ce der- nier cyclone est évacuée hors de celui-ci par le conduit 84,muni de la vanne 83.
Au fur et à mesure que l'introduction de la pierre à chaux brute dans la zone de franc bord 75 se poursuit, le lit fluidifié 43 se forme pro- gressivemento Lorsque ce dernier a atteint le niveau désiré, les particules solides de la masse, exemptes de poussières, sont évacuées hors du lit flui- difié 43, par le conduit 47. Le taux d'évacuation est contrôlé par la vanne 48, et réglé de telle manière que le poids du lit fluidifié 43 reste pratique- ment constant. Les particules solides dépoussiérées sont ensuite conduites au four 49, calcinées dans celui-ci et évacuées comme chaux industrielle, par le conduit 77.
Il convient de noter que la pierre à chaux brute est introduite dans le réacteur 11 au-dessus du niveau du lit de particules solides fluidi- fiées. 11 a été constaté en effet que par ce moyen on réalise une certaine économie de combustible,lorsque les matières solides sont légèrement humides, car on obtient ainsi un effet de séchage. Cet effet de séchage est accusé par le fait que la température du gaz qui sort du réacteur est plus basse que celle qui règne dans l'espace libre de ce dernier. Ceci signifie que la teneur en chaleur sensible du gaz évacué est utilement abaissée du fait que ce gaz sert à évaporer l'humidité contenue dans les particules solides brutes, au lieu de laisser cette chaleur sensible se perdre dans l'évacuation.
Bien en- tendu, la teneur en chaleur sensible du gaz en évacuation pourrait être, d'une autre façon., largement récupérée au moyen d'un appareillage habituel ou spé- cial d'échange de chaleur, mais une telle installation est coûteuse et présen- te des difficultés dans son utilisation efficace, du fait de la nature pous- siéreuse du gaz. Les avantages de cette forme de mise en oeuvre de l'invention sont donc évidents.
Dans la forme de réalisation de la figure 2, le réacteur 11 est utilisé comme trieur, pour séparer des particules solides grossières les par- ticules plus fines que celles correspondant à une grosseur de grain prédéter- minée, les particules fines séparées à l'état brut et non calciné étant desti- nées à être utilisées comme chaux agricole, alors que les particules solides grossières sont conduites à un four rotatif en vue de la calcination dans ce dernier. Toutefois, si l'on désire calciner les particules fines séparées, ceci pourra être obtenu en même temps que leur ségragation s'effectue dans le réacteur A de la figure 1, ou le réacteur 11 de la figure 2, en portant le lit fluidifié contenu dans le réacteur jusqu'aux températures de calcination.
Un tel chauffage peut être effectué de différentes façons, ainsi qu'on l'a représenté par H dans la figure 1, quoique la méthode préférée soit d'utiliser
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des brûleurs directs.
Les moyens de chauffage indiqués dans 53 dans la figure 2 sont plutôt utilisés pour le séchage que pour la calcination., quoique de la cha- leur produite extérieurement puisse être utilisée. Si les particules fines sont ainsi calcinées dans le réacteur, au cours de leur ségrégation, le bénéfice de cette calcination instantanée peut être pleinement réalisé. La figure 2 fait comprendre la lenteur de la calcination des particules soli- des grossières dans un four, comparée à la ségrégation avec calcination si- multanée des particules fines.
En fait, c'est une question d'heures pour les premières, et de fraction de seconde pour les autreso
Dans le tableau I ci-dessous., on a rapproché certaines des in- dications spécifiques utiles relatives à la ségrégation sélective de diffé- rents matériaux, en présence d'un lit fluidifié, conformément aux enseigne- ments de la présente invention.
TABLEAU 1
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A B C D E F G Nature du Poids spé- Marge ap- Vitesse Densité Grosseur Vitesse matériau cifique. prox. des spatiale minimum moyenne spatiale traité grosseurs de flui- du lit des par- nécopour de partie, dif. en Kg/dm ticules une ségr.
(Tyler) cm/sec. (écran à 150 ¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯ T 1er mailles Pierre à 2.7 9 mailles 40 à 360 0, 9 34 54 chaux à 0 micron Minerai de 3.7 14 mailles 24 à 210 1,2 65 66 fer à 0 micron Carbone 200 14 mailles 21 à 135 0,17 34 45 adsorbant à 0 micron Pyrite 3.5 35 mailles 15 à 93 1,2 100 63 à 0 micron
On voit que la colonne A indique certains matériaux spécifiques typiques traités par le présent procédéo La colonne B indique le poids spé- cifique de chacun de ces matériaux. La colonne C indique approximativement la grosseur des particules extrêmes dans ce matériau.
La colonne D indique la marge des vitesses spatiales de fluidification pour ces matériaux, indé- pendamment de toute ségrégation ou classification prédéterminée; on peut noter qu'on constate une variation allant de 15 cm/seco à 360 cm/sec., sa- voir une variation de 1 à 24. On notera également que les marges des vites- ses de fluidification diffèrent avec les matériaux, ainsi qu'avec la distri- bution différente des particules dans ces matériaux; cette colonne D n'est à considérer que seulement en ce qui concerne les matériaux spécifiques indi- qués. Un autre facteur à envisager est que les vitesses indiquées sont des vitesses de fluidification "pratiques".
Par cette expression on entend que même dans une installation à fonctionnement intermittent ou par charges suc- cessives les particules résiduelles grossières restant dans le lit doivent être toujours fluidifiées, sans freinage excessif, entraînements ou formation de canaux. Dans la mise en pratique de l'invention, en opérant par charges successives, il n'est pas recommandable de chercher à provoquer l'entraînement sélectif lorsque plus d'environ 80% de la teneur initiale du lit doivent être entraînés dans le courant de gaz de fluidification. D'autre part, dans la mise en pratique de l'invention en cycle continu,,il n'est pas recommandable de chercher à réaliser l'entraînement sélectif lorsque plus de 30% de la teneur du lit doivent être à chaque instant entraînés par le gaz de fluidification.
Par ailleurs, pour la séparation de particules très fines en partant de maté- riaux plutôt grossiers à l'origine, le calcul de la vitesse de ségrégation nécessaire pour réaliser la ségrégation sélective peut indiquer une valeur qui se trouve au-dessous de la marge effective de fluidification.
Ainsi, lorsqu'on traite un minerai de fer plus fin que 4 mailles,
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mais possédant une grosseur moyenne des particules de seulement 6 mailles (comme indication de la grosseur relative des éléments de ce matériau) on a trouvé que les vitesses spatiales de fluidification susceptibles d'être adoptées variaient de 1m 80 à 6m 40 environ par seconde.
Mais, si l'on tente de séparer sélectivement seulement les particules du matériau plus fines que 150 mailles, la vitesse beaucoup plus réduite qui serait néces- saire se trouverait inférieure à la marge des vitesses de fluidification possibleso Toutefois, la Déposante a réussi à fluidifier un tel matériau à une vitesse spatiale de 2 m/seco environ, en évacuant sélectivement ain- si toutes les particules plus fines que 48 mailles, qui ont été extraites du réacteur., On voit que, bien que la nature de ce matériau spécifique ait été telle que les particules plus fines que 150 mailles ne pouvaient être sélectivement éloignées, il a été possible de séparer dans ce matériau plutôt grossier les particules plus fines que 48 mailles. Cette grosseur, bien entendu, comprenait les particules solides plus fines que 150 mailles.
Un traitement de ségrégation par fluidification des particules solides de moins de 48 mailles éliminées permettrait l'extraction sélective des particules de moins de 150 mailles contenues dans celles-ci. En consé= quence, on voit qu'une multiplication des séparations successives effectu- ées suivant l'invention permet d'atteindre le résultat cherché.
La colonne E donne une indication de la densité approximative de fluidification des matériaux indiqués. Dans tous les cas, la densité de fluidification ou densité dynamique est inférieure à celle de la masse ou densité statique du matériau traité. La colonne F donne la grosseur moyenne de particules (mesurée en mailles de l'écran Tyler) pour chacun des maté- riaux considérés; elle fournit une indication grossière de la distribution des particules de différentes grosseurs dans le matériau considéré. La co- lonne G donne les vitesses spatiales en cm/sec, qui sont nécessaires pour réaliser une ségrégation à 150 mailles, dans les matériaux considérés. Ces valeurs ont été calculées au moyen des formules indiquées plus haut.
Dans la.--pratique, on n'a noté que de faibles écarts entre les valeurs calculées et celles qui ont été mesurées ; des légers écarts constatés sont sans aucun doute dus au degré de précision des instruments de mesure em- .ployés. Par exemple, dans le traitement de la pierre à chaux mentionné dans le tableau I, on avait calculé une vitesse spatiale de 54 cm/sec.; lors de la mise en pratique de l'invention, on a mesuré une valeur de 57 cm/sec.
Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, l'invention couvre une très large marge de températures. Par exemple, dans le classement et la calcina- tion de toutes matières solides calcinables (ne contenant pas nécessairement du calcium) à des températures de réaction, on peut obtenir une excellente ségrégation. Dans un tel traitement, on constate un phénomène inattendu : si l'on opère à des températures de calcination relativement basses, et avec des temps de détention très courts, les particules fines apparaissent entiè- rement ou presque complètement calcinées et, de plus, possèdent un degré très élevéd'activité chimique.
Des produits actifs ou obtenus par calcination à haute température sont bien connus, mais la Déposante n'a pas connaissance qu'ils aient été jamais obtenus aux températures indiquées, et avec un temps de détention (c'est-à-dire le temps durant lequel les particules fines sont exposées¯aux températures de calcination dans le lit ou le récipient) aussi anormalement réduit. En pratique, la Déposante a reconnu que les temps de dé- tention de particules solides fines dans le récipient de fluidification ne dépassant pas une fraction de seconde suffisaient pour fournir des produits "chauds". Ceci illustre bien la souplesse du procédé suivant l'invention.
On ne sait pas exactement pourquoi la calcination à de telles températures, pendant des durées aussi brèves, en présence d'un lit fluidifié, fournit des matériaux actifs, à particules fines. Il se peut que l'énergie thermique radiante qui enveloppe les particules fluidifiées à une température constante, à laquelle s'ajoute la chaleur de convection, soit extrêmement efficace en ce qui concerne la pénétration des fines particules, même dans un temps.extrêmement court. Quel que le mécanisme puisse être, le procédé suivant l'invention constitue un moyen d' obtenir une capacité élevée de calcination
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