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PROCEDE DE FABRICATION DU PLATRE ET DISPOSITIF POUR L'APPLICATION DE CE
PROCEDE, AINSI QUE MATERIAU DE CONSTRUCTION FABRIQUE PAR CE PROCEDE.
Pour obtenir, à partir du gypse que l'on trouve dans la nature en tant que roche brute, du plâtre capable de prendre et notamment sous forme de semi-hydrate, il faut expulser hors du gypse brut une partie de l'eau de cris- tallisation qui y est fixée chimiquement. On obtient ce résultat par un apport de chaleur qui fait évaporer la partie désirée de l'eau de cristallisation.
A cet effet, on employait jusqu'ici des fours tubulaires rotatifs dans lesquels on grillait le gypse brut, ou des chaudières dans lesquelles on le faisait cuire. On a proposé aussi un procédé suivant lequel on intro- duit de l'air chaud ou des gaz de fumées dans le broyeur à gypse, de maniè- re que le gypse brut soit simultanément broyé et transformé, par déshydra- tation en plâtre capable de prendre. Les gaz chauds apportant la chaleur cè- dent ainsi au gypse brut les calories nécessaires à l'évaporation de l'eau de cristallisation et ils absorbent la vapeur d'eau produite, de sorte qu'il se forme un mélange de vapeur d'eau et d'air, c'est-à-dire de l'air humide contenant plus ou moins de vapeur d'eau.
Enfin on connaît également un procédé suivant lequel de la va- peur d'eau produite en dehors du dispositif, de préférence dans les chaudiè- res connues servant habituellement pour la cuisson du gypse, est amenée sur le gypse surchauffé en quantité telle que la masse pulvérulente soit fluidi- fiée et portée à la température de calcination. Toutefois, ce procédé n'a pas pu être mis en pratique en raison de ses inconvénients systématiques. C'est pourquoi il n'est même pas mentionné dans les publications les plus récentes de cette technique.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de plâtre dans un courant de vapeur d'eau surchauffée, procédé suivant lequel de la vapeur d'eau est extraite par la chaleur hors la matière traitée,après quoi cette vapeur d'eau portée à la température nécessaire.et mise en circula- tion est exclusivement utilisée pour la déshydratation et le traitement de la matière à traiter, approvisionnée de façon continue et que l'on extrait en-
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suite continuellement sous forme de produit fini.
Un autre objet de l'invention est le dispositif de l'installa- tion utilisé pour la mise en pratique du procédé. précédent, dispositif cons- titué par un broyeur servant à broyer la matière à traiter, une soufflerie servant à faire passer de la vapeur d'eau à travers la chambre de broyage, au moins un séparateur pour séparer le plâtre déshydraté entraîné par le cou- rant de vapeur et une conduite de retour munie d'un dispositif de chauffage et renvoyant à la soufflerie la vapeur une fois débarrassée du plâtre. Le broy- eur peut être remplacé par un organe de chargement mélangeant simplement dans un courant de vapeur d'eau le gypse brut broyé à part.
Enfin, l'invention a encore pour objet le matériau de construction fabriqué par le procédé en question, matériau contenant du sulfate de calcium exclusivement sous la forme de semi-hydrate et dont une éprouvette normalisée, de poids constant, à une résistance à la compression d'au moins 130 kg/cm2 et une résistance à la traction et à la flexion d'au moins 35 kg/cm2
Dans les dessins ci-joints :
La fig. 1 représente la relation de dépendance entre la résistan- ce à la flexion et différents modes de traitement.
La fige 2 représente la relation de dépendance entre le temps de prise et le mode de traitement, et
Les fig. 3 et 4 représentent à titre d'exemples des réalisations du dispositif servant à mettre en pratique le procédé de l'invention.
Dans l'application du procédé qui fait l'objet de l'invention, on introduit du gypse brut dans un courant de vapeur d'eau, et on le traite par cette vapeur jusqu'à ce que l'on obtienne le degré désiré de déshydratation, puis on sépare le plâtre mélangé avec la vapeur et on renvoyé la vapeur au point initial d'introduction, après l'avoir réchauffée et sans nouvelle ad- dition de vapeur ou d'autres gaz.
Le cas échéant, on peut réchauffer préalablement le gypse brut, ce qui réduit la dépense de chaleur nécessaire à l'intérieur du dispositif de traitement. L'introduction du gypse brut dans le courant de vapeur d'eau doit se faire de préférence en évitant ou éliminant l'introduction de tous les agents nuisibles existant à l'état de gaz ou de vapeur de manière qu'il n'y ait,dans l'intérieur de l'installation, qu'une atmosphère de vapeur d'eau seule qui permette de réaliser le traitement le meilleur.
Des essais ont mon- tré en effet que l'on peut obtenir, dans une atmosphère ne contenant que de la vapeur d'eau, un plâtre meilleur que si en plus de cette vapeur d'eau il y avait encore de l'air dans les appareils de traitement,
Le traitement du gypse brut par de la vapeur d'eau a pour effet que l'eau de cristallisation s'élimine par évaporation d'une façon très régu- lière et uniforme,, de sorte qu'il ne peut se produire aucune surchauffe lo- cale de la matière traitée, et notamment aucune cuisson "à mort". Il n'y a pas lieu de redouter que la vapeur d'eau ne se .condense en provoquant la prise de certaines particules de plâtre déshydraté et déjà formé, des essais ayant montré que cette crainte n'était pas fondée.
Si la différence de températu- re entre la vapeur d'eau surchauffée et la matière à traiter est très grande, la quantité de chaleur empruntée à la vapeur d'eau dans la zone de contact peut être plus grande que celle qui correspond à la chaleur de surchauffe, de sorte que la vapeur tombe en effet par endroits au-dessous de l'état' de vapeur saturée. Mais ceci est -sans inconvénient, à condition que l'on assure une arrivée continuelle de vapeur surchauffée en quantité suffisante pour compenser cette différence. '
Pour obtenir un plâtre correct, on donne à la vapeur au point d'introduction du gypse brut, une température d'au moins 150 C et de préféren- ce de 250 à 500 C.
On a constatépar des essais que la meilleure tempéra- ture, comprise entre ces limites, varie entre 350 et 400 C Après une durée de circulation relativement très courte, que l'on choisit utilement entre
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0,2 et 5 secondes, on sépare le produit fini obtenu de la vapeur sortante.
Comme il se produit continuellement un apport de vapeur d'eau par l'évapora- tion de l'eau de cristallisation contenue dans la matière traitée, la quanti- té de vapeur en circulation augmenterait continuellement. Il faut donc cons- tamment éliminer cet excès de vapeurOn réchauffe de nouveau la quantité de vapeur restante et on la renvoie au point d'introduction.
Des essais ont montré qu'il convient que la quantité de matière à traiter ajoutée à la vapeur en circulation soit mesurée de telle manière qu'il y ait de cinq à une parties en poids de vapeur pour une partie en poids de gypse brut. On obtient alors des résultats particulièrement bons lors- qu'on introduit une partie en poids de matière brute pour 2,5 jusqu'à 1,5 par- ties en poids de vapeur. Au point de séparation on obtient généralement des températures comprises entre 140 et 200 C. Il convient de faire en sorte que la température soit maintenue entre 170 et 210 C, car,dans ces conditions, non seulement la consommation de chaleur est la plus favorable, mais la qua- lité du produit fini est généralement aussi la meilleure.
Lorsque on dispose d'énergie électrique dans des conditions favo- rables, il est avantageux de l'utiliser pour le réchauffage de la vapeur, car on peut alors prévoir un type de surchaufeur de construction simple.
Il convient d'appliquer le procédé par exemple dans une zone des pressions voisines de la pression atmosphérique pour pouvoir opérer avec un appareilla- ge simple.
Il est avantageux de concasser le gypse brut dans un broyeur après l'avoir, le cas échéant, chauffé préalablement et de l'introduire dans la va- peur d'eau à l'intérieur même de ce broyeur dans les conditions indiquées.
Ceci permet d'éviter 1-'emmagasinage du gypse, emmagasinage en silo que, au- trement, il serait nécessaire de prévoir entre l'opération de broyage et l' introduction dans la vapeur d'eau.
Pour la mise en route, on commence par chauffer l'air contènu dans l'installation dans laquelle on introduit ensuite la matière à trai- ter. Une partie de l'eau de cristallisation contenue dans cette matière s' évapore aussitôt, ce qui fait que l'air ambiant se charge de plus en plus de vapeur d'eau, L'air est ainsi expulsé peu à peu de l'installation de traitement, jusqu'à ce que le dispositif ne contienne plus que de la seule va- peur d'eau.
Cet état est déjà atteint au bout d'un temps très court en géné- ral déjà au bout de quelques minutes et même déjà après 'une fraction de mi- nute. Si au bout de ce temps la vapeur d'eau contient encore de petites quan- tités d'air, cela ne nuit en rien à l'effet à obtenir.
En vue d'améliorer la résistance mécanique du produit final obte- nu on peut ajouter, à la matière brute, d'autres matières solides ou liqui- des, par exemple de l'alun, du borax ou du verre liquide. On peut aussi, dans le même butintroduire des matières liquides ou gazeuses dans la vapeur d' eau en circulation. En général il ne s'agira, dans tous ces cas, que de quan- tités relativement faibles de produits.
Dans l'application de ce procédé la chaleur de vaporisation de l'eau de cristallisation est fournie à la matière par la chaleur de surchauf- fe de la vapeur d'eau introduite. Il faut donc que la température de sur- chauffe de la,vapeur soit assez haute dès'le début, pour que, pendant toute l'opération de.transformation la vapeur ne tombe pas autant que possible au- dessous-de l'état de vapeur saturée, mais une petite différence entre l'état de vapeur saturée introduit et l'état de vapeur humide n'a pas grande impor- tance. Il conviendra donc de réchauffer la vapeur de nouveau jusqu'à 150 C au moins. En principe, toutefois, rien ne change non plus lorsque la tempé- rature est inférieure, car dans ce cas également les quantités de chaleur né- cessaires peuvent être aussi bien fournies par la simple augmentation des quantités de vapeur d'eau en circulation.
Dans ce cas on peut donc augmenter la vitesse de circulation de la vapeur d'eau ou réduire la quantité de gypse que l'on fait passer dans le dispositif.
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Le procédé peut être appliqué au gypse brut de toutes sortes, tel que celui qui estretiré dans les carrières ou dans les mines, Le gypse peut con- tenir des matières étrangères, soit celles que l'on rencontre dans les gise- ments, soit celles que l'on ajoute intentionnellement.
On peut toutefois employer le procédé aussi avec un gypse déjà partiellement déshydraté, lorsqu'il s'agit de lui donner une capacité de prise différente déterminée.
Pour faciliter et accélérer l'application du procédé, il convient de soumettre le gypse brut à un concassage préalable avant le traitement, La grosseur de grain définitive dépend des conditions particulières à chaque cas et elle peut varier, pour le traitement en continu, entre quelques millimètres et une fraction de millimètre. On a constaté qu'une grosseur de grain variant entre 0,1 et 0,01 mm est une grosseur convenable.
L'avantage du procédé réside dans le fait qu'il est facile de ré- gler la température de la vapeur avec précision à la valeur nécessaire, de sorte que l'on peut éviter, sans difficulté, toute cuisson "à mort" du gyp- se et produire un plâtre ayant des propriétés de prise bien déterminées. L' obtention de ce résultat est d'ailleurs déjà favorisée, en soi, par la pré- sence de la vapeur d'eau et par l'absence de surfaces fortement chauffées.
Un autre avantage consiste en ce que ce procédé permet une bonne utilisation . de la chaleur résiduelle, car cette chaleur est incorporée dans la vapeur d'eau dont la condensation permet de récupérer toute la chaleur de vaporisa- tion, c'est-à-dire la majeure partie de la chaleur qu'elle contient. Il de- vient donc même possible avec ce procédé de produire électriquement la cha- leur nécessaire au réchauffage de la vapeur d'eau de circulation.
Cette chaleur est en effet relativement coûteuse et ne peut être économiquement utilisée dans les installations où des quantités considéra- bles de chaleur s'échappent de l'appareil sans avoir été utilisées, comme c'est le cas par exemple lorsqu'on emploie de l'air ou des gaz de fumées pour apporter la chaleur. Un four électrique est de poids moindre que toute autre installation de chauffage de même puissance et il est par conséquent moins coûteux. Il est également plus petit et il peut être monté dans des condi- tions plus favorables à l'intérieur de l'installation, de sorte que les frais de construction des bâtiments sont moins élevés que dans les autres procédés connus.
Par exemple, l'emplacement bâti et la surface couverte par les bâtiments ne sont' que le quart environ de ceux d'une installation de fours tubulaires rotatifs ou de chaudières de cuisson, et à peu près la moitié de ceux d'une installation comprenant un broyeur dans lequel on introduit des gaz chauds.
Le contact intime entre la vapeur d'eau et la matière'traitée as- sure une très bonne transmission de la chaleur, ce qui explique que les du- . rées de traitement soient extrêmement courtes. D'autre part, ce fait permet, avec un dispositif très simple et un courant de vapeur, d'appliquer le pro- cédé en marche continue, c'est-à-dire en faisant arriver continuellement la matière à traiter et en extrayant continuellement le produit fini.
Le procédé décrit peut d'ailleurs également être adapté de maniè- re à être appliqué sous une pression élevée.
Pour provoquer le cas échéant une augmentation de pression dans l'application du procédé, on commence d'abord, au moment de la mise en route, par n'extraire aucune vapeur d'eau hors du courant circulant jusqu'à ce que la surpression désirée pour le cas envisagé soit atteinte, puis on ne laisse échapper qu'une quantité de vapeur telle que la surpression désirée reste main- tenue à l'intérieur de l'ensemble. Lorsqu'on 'opère avec une surpression, il convient d'employer une pression d'au moins 1,6 atm.eff. Cette pression peut toutefois être portée à 5-6 ou 10 atm.eff. et davantage, suivant les particu- larités de la matière première.
Il est évident que l'on maintient dans ces conditions la chute de pression relative qui est nécessaire pour l'application
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du procédé décrit en premier lieu, telle qu'elle a été établie'dans le cas du mode opératoire décrit en détail à cette occasion.
Ce procédé permet, pour la première fois, de fabriquer d'une fa- gon continue un plâtre d'une résistance déterminée, produit que l'on ne pouvait fabriquer jusqu'ici que tout au plus dans un autoclave et'par une opération non continue. Par rapport à cette opération, le procédé de l'in- vention est non seulement plus simple et par c'onséquent plus économique, mais il permet.encore d'obtenir un produit de meilleure qualité.
Le plâtre fabriqué par ce procédé a en outre une résistance supé- rieure. Ceci est dû au fait que, grâce à ce mode de traitement, le produit fi- nal présente, lorsqu'il est délayé avec de l'eau, une croissance de cristaux plus régulière et que la formation de "cristallites" plus longues assure une plus grande'résistance de la masse de plâtre après sa prise.
Le procédé, sous les deux modes d'application indiqués permet d' obtenir un matériau de construction contenant le sulfate de calcium exclu- sivement sous la forme du semi-hydrate c'est-à-dire sans présence annexe de dihydrate ni d'anhydrite. Alors que le plâtre, lorsqu'il est fabriqué par les procédés connus, contient toujours de telles additions, elles sont com- plètement absentes dans le plâtre fabriqué par le procédé qui fait l'objet de l'invention,
Ceci s'explique par le fait qu'il est facile, par le réglage de la quantité de matière introduite, des températures et de la quantité de va- peur d'eau en circulation,
de maintenir tout régime de marche désiré et par le fait que le-traitement de la matière au moyen de vapeur d'eau est ration- nelle et que ce contact de la matière avec la vapeur d'eau qui sert à appor- ter la chaleur, est, d'une part, assez court pour éviter avec certitude la transformation du semi-hydrate en anhydrite et, d'autre part toutefois, as- ser long pour transformer le dihydrate complètement en semi-hydrate. En consé- quence, on obtient pour le plâtre, des caractéristiques de résistance supérieu- res à celles qui sont obtenues avec les procédés connus... Dans des essais sur épouvettes normalisées, de poids constant, la résistance à la compression est d'au moins 130 kg/cm2 et la'résistance à la flexion ést d'au moins 35 kg/cm2.
La matière de départ employée avec ce procédé peut être tout gyp- se pouvant être déshydraté par -Lui traitement thermique, notamment par un trai- tement au moyen de vapeur d'eau, jusqu'à ce que sa teneur en eau de cristal- lisation soit la teneur désirée dans le cas envisagé.. Le gypse que l'on ren- contre dans la nature, a des compositions très différentes suivant les gi- sements. A côté de gisements ne contenant presque exclusivement, en plus de la gangue, que le dihydrate pur de sulfate de calcium, on est souvent con- traint d'exploiter des gisements de gypse contenant des quantités variables d'anhydrite en plus du dihydrate. '
D'autre part, le fabricant de plâtre se trouve également en face du problème qui consiste à traiter pour en faire un plâtre capable de prendre, du plâtre précipité chimiquement,
du plâtre qui a déjà fait prise ou des plâ- tres analogues.Toutes ces différentes matières à base de plâtre peuvent être traitées par le procédé décrit, objet de l'invention,
Il a été également découvert qu'il devient possible, pour la pre- mière fois par ce procédé, de fixer par des moyens déterminés et suivant les applications envisagées les propriétés physiques du plâtre qu'il s'agit de fabriquer. Ces moyens consistent à faire en sorte, par le réglage et l'adap- tation des conditions du procédé, que les propriétés physiques du plâtre ob- tenu soient celles correspondant à l'application envisagée. Pour cette adap- tation plusieurs possibilités vont être décrites en détail dans ce qui suit.
On peut appliquer le procédé en mélangeant, avec la matière de départ à base de gypse, certaines additions d'une autre matière à base de gypse d'une composition chimique différente en quantités telles que l'on ob- tienne, au total pour la matière chargée,, la composition voulue pour que le plâtre ait les propriétés désirées. Ainsi lorsque le gypse brut du gisement
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dont on dispose, contient une trop forte proportion d'anhydrite, on peut ajouter du gypse brut provenant d'un autre gisement et contenant moins d'an- hydrite, en quantité telle que le mélange ainsi obtenu ait la composition reconnue par expérience comme étant indispensable pour donner la qualité dé- sirée au plâtre fabriqué.
Les propriétés à donner au plâtre dans ces condi- tions sont notamment, en plus du degré de déshydratation, relatives à la du- rée de prise, à la résistance et la porosité. On peut employer de la même façon, pour servir d'addition, un plâtre précipité chimiquement ou une autre matière à base de gypse,tel que du plâtre qui a déjà fait prise ou une addi- tion de composition différente.
Lorsqu'on emploie une matière de départ ayant une très haute te- neur en dihydrate, une certaine quantité d'anhydrite pur peut être employée pour servir d'addition, Il est ainsi possible de donner à la matière de dé- part, en ce qui concerne la teneur totale en eau (humidité du sol et eau fi- xée chimiquement), toute composition nécessaire pour obtenir des propriétés physiques déterminées dans le plâtre fabriqué.
Suivant un autre mode d'application du procédé on ajoute de 1' eau pour donner ainsi la composition désirée à la matière première. G'est ain- si par exemple que l'on peut traiter une matière première constituée en plus de la gangue par de l'anhydrite pur. On peut effectuer cette addition d'eau de différentes manières, en ajoutant l'eau à la matière première ou en l'in- troduisant sous forme de vapeur en un point quelconque dans le circuit d'ap- plication du procédé.
Cette modification de la matière de départ permet d'a- dapter le procédé, avec une souplesse qui n'a pas encore été atteinte, jus- qu'ici, aux différences de constitution de tout gisement de gypse dont on dis- pose et de manière à permettre en outre le traitement de matières premières qui ne semblaient pas se prêter jusqu'ici à la fabrication d'un plâtre ca- pable de prendre.
On a trouvé en outre qu'il est avantageux de déterminer empiri- quement la caractéristique de traitement d'une matière première donnée ou d'un mélange donné de matières premières, puis de régler en conséquence la température de la vapeur, la nature et la durée de l'action, suivant les pro- priétés que l'on désire donner au plâtre.
Ce mode opératoire est basé sur cette observation que tout type de matière de départ utilisée pour l'appli- cation du procédé qui fait l'objet de l'invention, possède une caractéristi- que bien déterminée qui est une fonction constante de la composition, et qui peut être fixée sur un diagramme par des courbes ou des faisceaux de cour- bes, diagramme sur lequel on peut lire la manière dont il convient d'appli- quer le procédé pour cette matière déterminée en vue de donner telle ou tel- le propriété physique au plâtre fini. Il est possible, de la même manière et à l'aide de ce diagramme, d'établir les conditions optimum pour plusieurs pro- priétés du plâtre.
Pour atteindre avec certitude l'effet désiré dans chaque cas par la mise en pratique du procédé, il est indispensable de déterminer cet- te caractéristique de traitement pour chaque nouvelle matière première dônt on envisage le traitement. Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple, un diagramme qui a été établi pour un gypse brut de composition déterminée.
La fig. l représente les variations de la résistance à la flexion d'un prisme de 4 fois 4 fois 16 cm en kg/cm2 en fonction de différents modes de traitement.
La fig. 2 représente les variatipns du temps de prise en fonction du mode de traitement.
Les courbes en traits pleins se rapportent à une durée de traite- ment de 1,5 seconde avec une extraction pneumatique, les courbes en tireté long se rapportent à une durée de traitement de 1,5 seconde avec une extrac- tion mécanique et les courbes en tireté court se rapportent à une durée de traitement de 2,5 secondes avec une extraction pneumatique.
On a employé un mélange dont les proportions étaient 135g de gypse pour 100 cm3 d'eau.
Suivant une variante du procédé, le traitement de la matière de
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départ au moyen de vapeur est effectué en divisant cet apport d'énergie calo- rique pour la répartir en plusieurs endroitso Cela permet entre autres de faire varier la température de la vapeur. Ce mode opératoire convient bien en- tre autres pour une matière de départ dont l'humidité dépasse la moyenneo Lors- qu'on désire opérer avec un volume de vapeur plus faible, on peut le faire en utilisant un réchauffage additionnel de la vapeur avant le point d'introduc- tion, c'est-à-dire en réchauffant la vapeur encore une fois par un apport de chaleur extérieure avant de l'employer pour le traitement.
Enfin, on peut encore modifier le procédé en faisant également va- rier les conditions d'extraction du produit suivant les propriétés physiques que l'on désire donner au plâtre. Par extraction du produit on entend la pha- se de traitement comprise entre la séparation du plâtre mélangé avec le cou- rant de vapeur d'eau sortant et la baisse de la température jusqu'à la limi- te au-dessous de laquelle une nouvelle modification du plâtre fini ne peut plus se produire. Cette limite de température est en général d'environ 80 à 90 C. On peut faire varier la vitesse de refroidissement au cours de cette phase d'extraction pour régler encore de cette manière les propriétés physi- ques du gypse, notamment la durée de prise, On peut agir sur ce refroidisse- ment par une arrivée d'air à différentes températures et l'influencer ainsi dans le sens désiré.
Cette arrivée d'air peut être combinée avec le transport du produit, à cet effet on maintient le transport pneumatique du produit au cours de cette phase, mais avec des quantités déterminées d'air froid.
La mise en pratique du procédé n'est pas liée à un appareillage de construction déterminée; au contraire, on peut utiliser pour cela les dispositifs les plus divers. On a constaté toutefois qu'il convient d'employ- er, pour l'application de ce procédé de fabrication de plâtre dans un cou- rant de vapeur d'eau surchauffée, un dispositif constitué par un broyeur pour la matière à traiter, par une soufflerie agissant pour faire passer de la vapeur à travers la chambre de broyage et par au moins un séparateur pour sé- parer le plâtre obtenu par la.déshydratation du gypse, plâtre transporté par le courant de vapeur sortant. Ce dispositif comprend en outre une conduite de retour munie d'un dispositif de réchauffage pour ramener à la soufflerie la vapeur débarrassée du plâtre.
Pour le chauffage on emploiera avantageusement un surchauffeur, notamment un surchauffeur constitué par un four électrique servant à chauf- fer au moins une partie de la vapeur d'eau circulant dans.le dispositif, va- peur renvoyée ensuite dans le circuit. Il convient' de monter en arrière du séparateur un dispositif de prise de vapeur à partir duquel on peut envoyer de cette vapeur aux points ou parties de l'installation où la chaleur est nécessaire, notamment par exemple à l'organe de chargement ou au dispositif d'introduction dans le broyeur.
Toutefois, la vapeur en excès peut aussi servir à d'autres usa- ges, par exemple à sécher des plaques ou dalles de plâtres produites dans un autre atelier, ce qui permet, le cas échéant, de se passer complètement d'un générateur de chaleur particulier pour assurer ce séchage.
Il peut être avantageux, dans des cas particuliers, d'introduire, dans l'installation, des éléments permettant de maintenir une dépression dans certaines parties du dispositif, par exemple dans le broyeur et dans le sépa- rateur. Ceci permet d'empêcher toute gêne produite par la poussière dans 1' installation en marche. On pourrait obtenir ce résultat d'une façon simple en montant un organe modérateur dans la conduite de retour de la vapeur en avant du broyeur, de sorte que la section de dispositif qui contient la ma- tière à traiter serait soumise à la dépression.
Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif est constitué par un appareil d'introduction et, le cas échéant, de concassage de la matière première, par exemple par un broyeur, par une conduite faisant suite à ce broyeur et dans laquelle se produit un mélange intime de la matiè- re à traiter avec la vapeur d'eau, et par conséquent un bon échange de cha- leur avec la matière, par un appareil pour la séparation du produit fini, ap-
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pareil dans lequel débouche la conduite qui vient d'être mentionnée et par une tuyauterie partant du séparateur et aboutissant au dispositif de charge- ment ou à la chambre de broyage du broyeur, cette tuyauterie étant munie d' organes permettant de faire échapper la vapeur en excès et de mettre en cir- culation, après l'avoir réchauffée de nouveau,
la vapeur circulant utilisée pour le traitement.
Il peut arriver aussi que le broyeur soit remplacé par un organe d'introduction ou de distribution, par exemple une buse d'injection, une roue à cellules, une vis d'Archimède, apportant la matière ou un distributeur à plateaux mélangeant du gypse brut broyé à part avec la vapeur d'eau de circu- lation. Cette disposition peut se concevoir notamment lorsque l'on désire em- ployer, dans une installation nouvelle, un broyeur existant déjà et qui, pour des raisons de construction, ne convient pas pour être utilisé à l'intérieur du dispositif.
Lorsqu'il paraît avantageux de refroidir rapidement le produit fi- ni, on montera en arrière du séparateur un transporteur pneumatique par le- quel le produit fini sortant du séparateur est envoyé à un deuxième séparateur, par exemple à l'aide d'un ventilateur. L'air mis en mouvement par ce ventila - teur envoie le produit fini au deuxième séparateur, par soufflage dans une tuy- auterie et le produit se trouve refroidi très rapidement par ce soufflage.
L' air chaud obtenu dans le deuxième séparateur peut alors servir à réchauffer la matière à traiter avant son introduction dans le broyeur et on peut le faire passer four cela par exemple dans le silo contenant la matière à trai- ter de manière qu'il traverse cette matière, ceci ayant encore cet autre a- vantage que les parcelles de plâtre pouvant être entraînées par l'air d'échap- pement sont séparées dans ce passage.
Les fig. 3 et 4 représentent deux exemples de réalisation du dis- positif utilisé pour la mise en pratique du procédé de l'invention. Dans le dispositif représenté par la fig. 3, un organe 51 d'apport de la matière con- cassée à traiter communique d'une part, par-une tuyauterie 52 avec une cham- bre de surchauffe 53 pour la vapeur d'eau et,,d'autre part, au moyen d'une conduite 54 avec une chambre de séparation 55. La chambre de séparation 55 est construite dans le genre des séparateurs de pôussière de type connu, dans les- quels les particules solides en circulation sont obligées, par le mouvement en spirale qui leur est imprimé et par le frottement ou les chocs, de se dépo- ser sur des parois et, le cas échéant, sur des surfaces de choc supplémentai- res.
Tout type connu de séparateur de ce genre peut convenir pour cet- te opération. De son côté la chambre de séparation 55 communique avec la cham- bre de surchauffe 53 par une tuyauterie 56 qui provoque, par aspiration ou par soufflage la circulation des quantités de vapeur d'eau, d'air et de matière à traiter qui se trouvent dans le dispositif.
Le chauffage dans la chambre de surchauffe 53 est effectué élec- triquement, de façon connue, par des enroulements en fil métallique 58, re- liés à une source de courant. Le dispositif surchauffeur électrique 53 peut être remplacé par tout autre dispositif de chauffage. La chambre de sépara- tion 55 est pourvue d'un orifice d'extraction 59 par lequel la matière traitée déshydratée est extraite par intermittence ou d'une manière continue.
Dans l'ensemble représenté au dessin l'organe d'introduction est constitué par une buse d'injection. La vapeur d'eau sortant du réchauffeur 53 et passant par le point d'étranglement 60 entraîne dans le canal 54 les par- ticules de matière à traiter qui arrivent par la tubulure 61. La buse d'injec- tion peut être remplacée par tout autre dispositif d'introduction approprié, par exemple par une roue distributrice à cellules,'une vis d'Archimède, un distributeur à plateaux, ou un silo distribuant par gravité.
L'air qui se trouve au départ dans l'appareil est évacué par la tubulure 62 branchée sur le tuyau 56 et munie d'un clapet d'échappement 63 chargé par un poids, ainsi que la vapeur d'eau devenue en excès en raison de
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la surpression produite au cours de l'opération par la vaporisation continuel- le de l'eau de cristallisation de la matière traitée.
Lorsqu'il y a lieu, afin d'éviter la gêne produite par la pous- sière dans l'espace ambiant, d'opérer avec une légère dépression dans celle des parties de l'appareil qui contient le gypse ou le plâtre, on relie laté- ralement la tuyauterie 56 à une pompe à vide ou à un condenseur de buées (non représentés dans le dessin) ou bien on monte dans la tuyauterie 52 un disque modérateur (également non représenté).
Les flèches portées au dessin indiquent le sens du mouvement des matières circulant dans l'appareil. La marche de la vapeur d'eau est indiquée par les flèches à une seule pointe et celle de la matière à traiter, par les flèches à double pointe.
La fig. 4 représente un autre mode de réalisation de l'appareil utilisé pour la mise en pratique du procédé.
La trémie 81 d'introduction de la matière à traiter est en commu- nication, par un obturateur réglable 82, avec le réservoir 83, dans lequel on maintient un certain niveau de matière à traiter 84, préalablement con- casséeo Les parois du réservoir 83 sont garnies d'une couche d'un produit calorifuge 85. Une tubulure 86, fermée au moyen d'un tamis, se trouve à l' extrémité inférieure du réservoir 83, et une tubulure 87 est disposée à l'ex- trémité supérieure pour la sortie de l'air.
Le réservoir 83 est muni en outre d'un serpentin de chauffage 88 comportant une tubulure d'arrivée 89 et une tubulure de départ 90. La tubulu- re de sortie 91 du réservoir 83 débouche dans le tuyau 92. qui communique avec le broyeur 94 par l'intermédiaire du distributeur 930 Le broyeur représenté est un broyeur rotatif pendulaire muni de masses 95 et il est actionné par le moteur 97 par l'intermédiaire d'un arbre et d'un renvoi de mouvement 96.
Un courant de vapeur envoyé au bâti du broyeur 94 par le tuyau 98, qui part du surchauffeur 99, prend la matière concassée entre le parcours des masses 95 et les parois du broyeur et la conduit à un tarare 100, au sortie duquel la matière entre dans le tuyau 102 après avoir traversé un tamis lolo Le cas échéant le tuyau d'arrivée de vapeur 98 peut être à deux branches de telle manière que l'un des bras aboutisse au broyeur 94, tandis que l'autre débouche dans le tuyau 102.De cette manière la matière à déshydrater est mélangée avec de la vapeur d'eau, non seulement dans le broyeur mais aussi après sa sortie de celui-ci.
Le courant de vapeur est maintenu en mouvement par la soufflerie 103 qui communique par la tuyauterie 104, avec le surchauffeur 99,dans le- quel sont disposés les fils de chauffage 105 alimentés par une source de courante
La tuyauterie 102, est reliée au séparateur 106, dont la construc- tion est la même que celle du séparateur 55 représenté dans la fig. 3. Ce sé- parateur est relié par le tuyau 107 au séparateur de poussière 108 ainsi qu' aux électrodes 109 disposées à l'intérieur de ce séparateur et chargées élec- triquement par une source de courant (filtre électrique dans le genre du sé- parateur de poussière Cottrell).
Le séparateur de poussière 108 communique par le tuyau 110 avec la soufflerie 103 mentionnéeplus haut. Le séparateur de poussière 108 sert à éliminer les plus petites particules de poussière flottant dans le courant de vapeur d'eau et n'ayant pas été préalablement séparées dans le séparateur 108
La tuyauterie partant de la soufflerie 103'se bifurque pour for- mer un bras-104-qui aboutit au surchauffeur et un bras 111, qui aboutit aux soupapes réglables 112, 113 et 114. Les soupapes 112 et 113 permettent d'en- voyer à des appareils d'utilisation quelconques, tels qu'un séchoir, la va- peur d'eau en excès produite continuellement pendant l'évaporation, c'est-à- dire pendant la transformation des gypses.
Par la soupape de réglage 114 le
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tuyau 111 aboutit à la tubulure d'arrivée 89 du serpentin de chauffage 88 dé- jà décrit, qui sert à chauffer le réservoir et silo 83 contenant la matière première. L'eau de condensation produit sort du serpentin de chauffage 88 par la tubulure 90.
Une vis d'Arehimède 115 montée dans un tuyau 116 est raccordée à la base du séparateur 106 et sert à extraire continuellement la matière déshy- dratée qui tombe dans ce séparateur Si cette matière est déjà suffisamment refroidie à cet endroit, elle peut être entraînée par aspiration à travers la tubulure 118, qui peut être fermée par un tiroir 117 pour être conduite à un point de déchargement (non représenté), Lorsque le tiroir obturateur 117 est fermé, la vis d'Archimède 115 transporte la matière dans la soufflerie 119, ou elle est mélangée avec l'air introduit à travers la tubulure d'aspiration 120, La soufflerie 119 est reliée par le tuyau 121 à une autre chambre de séparateur 122 dans laquelle la matière continue à se refroidir,
après quoi elle est extraite à travers l'orifice de sortie 123. Pour renforcer l'effet de refroidissement, des éléments réfrigérants additionnels de type connu, qui ne sont pas représentés dans le dessin, peuvent encore être montés dans la tuy- auterie 121 ou dans la chambre de séparateur 122.
Lorsque il s'agit, afin d'éviter la gêne produite par la poussière dans l'espace ambiant,, d'opérer avec une légère dépression dans la partie d' appareil qui contient le gypse ou le plâtre, une pompe à vide pour un conden- seur de buées est raccordée latéralement à la tuyauterie 104, ou bien un dis- que modérateur est monté dans la tuyauterie 98 un peut en avant de l'arrivée dans le broyeur 94 (ni l'un ni l'autre de ces dispositifs n'étant représentés dans le dessin). D'ailleurs la soufflerie 119 assure la ventilation de l'ate- lier de travail en aspirant constamment de l'air à travers la tubulure d'as- piration 120.
Une tuyauterie 124 partant de la chambre de séparation 122 abou- tit à l'intérieur du silo 83 par la tubulure 86 Cette tuyauterie sert à y introduire l'air provenant de la chambre de séparation 122 et chargé le cas échéant de très fines particules de poussière, cet air se trouvant filtré en traversant la matière déversée 84 et s'échappant ensuite au dehors par la tubulure 87.
Le mouvement de la matière en circulation dans le dispositif est indiqué par des flèches. La marche de la vapeur d'eau est indiquée par des flèches à une seule pointe, celle de la matière à traiter, par des flèches à double pointe, et celle de l'air par des flèches à triples pointes.
Pour l'adaptation des conditions dû-procédé en vue d'obtenir cer- taines propriétés physiques déterminées pour le produit final, on peut uti- liser certains éléments dont est muni le dispositif et qui permettent de ré- gler les conditions de pression dans le circuit, et faire varier la vitesse d'écoulement de la vapeur d'eau en circulation et par conséquent la durée du traitement de la matière.
On peut utiliser de la même façon la soufflerie pour régler la vitesse d'écoulement.
Pour travailler avec une surpression il faut que le dispositif soit dimensionné, en ce qui concerne la nature et l'épaisseur des parois, etc, de la manière connue dans l'industrie pour les appareils à pressiono Il faut en outre que les dispositifs d'introduction et d'extraction, ainsi que les dis- positifs de prise de vapeur soient munis de dispositifs de sureté tels qu'il ne se produise, lorsqu'ils sont actionnés, aucun équilibre de pression entre l'intérieur de l'appareil et l'espace ambiant, c'est-à-dire que la'surpres- sion existant à l'intérieur de l'appareil soit toujours maintenue.
Pour ce qui est de la forme à donner à ces dispositifs de sûreté appropriés du type mentionné, différents modes de réalisation-sont connus par leur application à d'autres appareils. Le dispositif d'introduction de la ma- tibte peut être constitué, par exemple, par un dispositif à vis d'Archimède muni d'une soupape de retenue à son extrémité inférieure. La surpression qui
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règne dans le dispositif, agit sur cette soupape pour l'amener à la position de fermeture;, tandis que la vis refoule la matière transportée dans le dispo- sitif à travers la soupape de retenue en surmontant l'action de cette surpres- sion, Suivant un autre mode de réalisation le dispositif d'introduction peut être constitué par un injecteur de type connu.
Le dispositif d'extraction du produit fini peut être, par exemple, une roue à cellules. C'est une sorte de roue dentée présentant de grands inter- valles ménagés entre les flancs'des dents, intervalles dans lesquels le pro- duit est prélevé pour être rejeté à l'extérieur lorsque la roue continue à tour- ner,tandis que les flancs des dents ou les parois des cellules assurent à cha- que instant l'obturation nécessaire à maintenir la pression qui,règne à l'in- térieur. Au lieu de la roue à cellules, l'extraction du produit fini peut être aussi effectuée au moyen de chambres à écluses munies de chaque côté, de cla- pets de fermeture actionnés alternativement.
La fermeture du dispositif de prise de vapeur est effectuée de fa- çon connue au moyen d'une soupape à pression réglée pour la surpression dési- rée dans chaque cas envisagé.
L'invention s'étend naturellement à toutes les autres variantes de construction des dispositifs de sûreté pourvu qu'elles permettent de main- tenir, en marche, la surpression désirée.
Lorsqu'on opère sous une pression élevée, il est également possi- ble d'employer avantageusement les modes opératoires propres à.donner les pro- priétés physiques désirées au plâtre par adaptation des conditions d'applica- tion du procédé.
L'invention n'est pas limitée à l'appareil décrit et représenté et elle s'étend de même à toutes les variantes de construction pouvant être rendues nécessaires par les conditions locales pourvu qu'elles permettent l'application du procédé de déshydratation tel qu'il est décrit ci-dessus.