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PROCEDE ET APPAREIL DE LIXIVIATION DES MATIERES SOLIDES.
La présente invention a trait au procédé de traitement par lixi- viation auquel on soumet une matière désagrégée, qui est insoluble dans le liquide de traitement, en vue d'en extraire une matière soluble ou dissoute telle que le sucre,un exemple d'une telle matière désagrégée étant les cos- settes de betterave à sucreo Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de lixiviation du.
genre dans lequel la matière à traiter est animée d'un mouvement longitudinale en contre-courant par rapport au liquide de lixiviations à l'intérieur d'un récipient de forme oblongue, tel qu'une au- ge, par des organes transporteurs montés dans cette auge et affectant la forme de surfaces hélicoïdales dont les axes sont parallèles à la direction longitudinale de l'auge, lesdits organes transporteurs présentant des ouver- tures pour le passage du liquide et ayant pour rôle de faire mouvoir la ma- tière suivant des chemins hélicoïdaux à l'intérieur de l'auge et, au cours de ce mouvement, de soulever ladite matière hors du liquide de traitement que contient l'auge et de l'enfoncer de nouveau dans ledit liquide, alter- nativement.
Cette invention comprend aussi un appareil permettant de mettre le présent procédé en pratique, cet appareil comprenant une auge fermée sta- tionnaire de forme oblongue et un ou plusieurs organes dits "transporteurs" propres à effectuer l'entraînement de la matière en cours de traitement, ces organes .étant montés de façon rotative à l'intérieur de l'auge et fa- gonnés de manière à présenter des surfaces d'entraînement hélicoïdales.,
L'invention est basée sur cette découverte que si le mouvement de rotation communiqué à la matière à l'intérieur de l'auge de lixiviation est réalisé sur une matière qui est dans un état assez fortement tassé, quoi- que se laissant encore pénétrer par le liquide de lixiviation,
et de telle sorte que ladite matière remplisse pratiquement la section de passage en- tière de ladite auge qui est commandée par les organes transporteurs, la- quelle section s'étand jusqu'au voisinage de la paroi intérieure de l'auge; et si, pendant ledit mouvement de rotation, à mesure que la matière avance
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progressivement à l'intérieur de l'auge, cette matière est plusieurs fois soulevée au-dessus de la surface du liquide de l'auge, puis enfoncée dans ledit liquide, alternativement, à l'intérieur de ladite section-de passage il devient possible deffectuer une lixiviation sensiblement plus rapide et plus uniforme de toutes les parties de la matière,et par conséquent d'obtenir une plus grande capacité de travail que dans les appareils connus,
avec un appareil de dimensions données pour cette raison que, au cours'de chacune des rotations entières de la matière,un écoulement du liquide de lixiviation hors de toutes les cavités de la matière et un renouvellement subséquent de ce liquide s9effectuent d'une manière efficace, la'lixiviation étant de ce fait considérablement favorisée et amélioréeo En même temps, on évite la formation, dans la matière, de passages par lesquels le liquide de lixiviation serait susceptible de couler le long de l'auge sans entrer suffisamment en contact avec la matière désagrégée, comme cela a lieu dans certaines méthodes de lixiviation connues, dans lesquelles la matière désa- grégée ne remplit pas entièrement la section transversale de 19 auge comman- dée par les organes transporteurs.
De plus, l'invention remédie à l'incon- vénient sérieux de méthodes de lixiviation connues qui résulte du fait que, la matière remplissant l'auge considérablement au-dessus de la section trans- versale de ladite auge commandée par les organes transporteurs, le mouvement de descente de cette matière à l'intérieur du liquide est irrégulier et n'est pas assez fréquente
Pour obtenir une lixiviation rapide et efficace, il est recomman- dable, conformément à l'invention, de faire en sorte que la vitesse de rota- tion dont est animée la matière désagrégée soit choisie telle, en tenant compte de la nature de la matière en question, de la grosseur de ses parti- cules et du taux de diffusion de la substance à extraire, que la différence entre la concentration de cette substance,
dans les portions extérieures et dans les portions intérieures des particules, ne soit pas réduite de plus de 20 % pendant le temps que lesdites particules sont présentes au-dessus de la surface du liquide que contient l'auge, au cours de chaque rotation.
Pourvu que la réduction de la différence de concentration n'excède pas 20%, le taux de lixiviation de l'appareil considéré dans son ensemble ne sera pas sensiblement inférieur à la valeur qu'il aurait eue si la matière avait été immergée dans le liquide pendant la durée entière du traitement.
La matière désagrégée remplissant toute la section de passage commandée par les organes transporteurs offre une résistance relativement élevée à l'écoulement du liquide de lixiviation à travers cette matière.
Pour qu'on soit sur que cette résistance n'ait pas comme conséquence de provoquer l'écoulement du liquide de lixiviation dans le même sens que la matière désagrégée dans la direction longitudinale de l'auge, en un point quelconque de celle-ci, ce qui aurait pour effet de mélanger les extraits formés dans les diverses zones de l'auge et, par conséquente de réduire l'ef- ficacité de la lixiviation, il est préférable que l'auge soit disposée sui- vant une inclinaison telle que la surface du liquide s'abaisse uniformément, dans le sens de l'écoulement dudit liquide à l'intérieur de l'auge., avec u- ne pente d'au moins 1:10.
Pour qu'on soit sûr que la matière désagrégée remplisse entière- ment la portion de la section de passage de l'auge que commandent les orga- nes transporteurs, il peut être avantageux de faire en sorte que cette ma- tière soit mécaniquement comprimée, dans une zone de l'auge régnant le long de sa partie supérieure,, par une poussée ou force de compression dirigée ra- dialement par rapport à l'axe de rotation ou ayant une composante dirigée radialement par rapport audit axe et tendant, de ce faità faire mouvoir la matière vers le chemin décrit par les organes transporteurs.
Pour effec- tuer une telle compression, on peut adopter une disposition selon laquelle la matière qui se trouve dans la partie supérieure de l'auge commandée par les organes transporteurs est contrainte par ces derniers à pénétrer dans une zone délimitée par la circonférence des organes transporteurs et la pa- roi de l'auge et ayant la forme d'un coin dont la pointe est orientée dans la direction du mouvement, de telle sorte que ladite force possède une com- posante dont la direction est opposée au mouvement de rotation de la matière
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et tangentielle à ce mouvementé Par ce moyen l'entraînement de la matière dans la direction de l'ange se règle de lui-même en'conformité'du degré de remplissage existant au point envisagé de l'auge,
pour cette raison que la- dite poussée ou force de compression est d autant plus grande que le degré de remplissage de l'auge est plus grande En fait, l'entraînement de la ma- tière le long de l'auge résulte d'une coopération entre Inaction des orga- nes d'entraînement sur la matière,qui tendent à faire tourner celle-ci, et la résistance offerte à cette rotation par la composante tangentielle de la force de compression. Le taux d'entraînement est déterminé par la différen- ce entre la vitesse de rotation des organes transporteurs et la vitesse de rotation du corps formé par la matîère, ce taux étant directement propor- tionnel à ladite différence.
Ainsi,un accroissement local du degré de rem- plissage provoque un accroissement de la résistance offerte à la rotation du corps de matière, de telle sorte que la différence entre les nombres des tours de la matière et des organes transporteurs, et par conséquente le taux d'entraînement augmentent jusque, ce que le degré de remplissage normal ait été rétablie De mêmes une réduction locale du degré de remplissage de l'auge se traduit par une réduction temporaire du taux d'entraînement dans la zone envisagée.
Pour qu'on soit sur que ladite différence de vitesse et, par sui- te, le taux dentraînement de la matière ne descendra pas à des valeurs trop basses;, on peut, conformément à l'invention, soumettre la matière contenue dans 1 auge à une poussée mécanique dirigée tangentiellement par rapport à son mouvement de rotation et opposée à ce mouvement, en exergant une telle poussée dans plusieurs plans convenablement répartis le long de l'auge et perpendiculaires à laxe de rotation, la poussée tangentielle étant distri- buée, dans chacun desdits plans, sur toute l'étendue radiale de la section transversale commandée par les organes transporteurs,
Pour fournir à l'ange de lixiviation la chaleur nécessaire pour la lixiviation, on peut, d'une manière connue,
munir une partie plus ou moins grande de l'auge de chemises de chauffage ou, à titre d'alternative, chauf- fer la totalité ou une partie de lextrait qui a été formé dans lauge en' un point intermédiaire de celle-ci. A cette fin, une partie de l'extrait peut être retirée de l'auge, travers un tamis, en un ou plusieurs points compris entre 1-'extrémité dadmission du liquide de lixiviation et l'extré- mité de décharge de l'extrait, pour être conduite, par exemple à l'aide d'u- ne pompe,, à travers un dispositif de chauffage, et finalement ramenée à l'auge.
Conformément à l'invention, l'extrait chauffé est de préférence ramené à l'auge en un point de celle-ci voisin du point où le prélèvement d'extrait a été effectué, par exemple verticalement au-dessus de ce dernier pointe
Dans un appareil conforme à 1"invention servant à effectuer la lixiviation dune matière désagrégée par le présent procédé, les organes transporteurs hélicoïdaux que contient l'auge sont disposés, à de courts in- tervalles de la longueur de l'auge, de manière qu'ils occupent toute la sec- tion transversale de l'auge à l'exception de l'ouverture de passage prévue pour le liquide de traitement et l'extrait dissous véhicule par ce liquide,
ce qui empêche la matière dêtre emportée par lavage vers l'extrémité infé- rieure de l'auge inclinée par le courant relativement rapide du liquide.
Pour produire la force de compression sus-mentionnée ayant une composante dirigée radialement vers laxe des organes transporteurs, on peut, conformément à l'invention, disposer la partie supérieure de celle des parois latérales de l'auge près de laquelle la matière regait un mou- vement vers le bas à l'intérieur de l'auge, sur une partie au moins de l'é- tendue axiale de l'auge, de telle façon qu'elle diverge à partir du plan tangentiel du chemin circulaire décrit par les zones extérieures des orga- @@s transporteurs, afin quon obtienne, entre ce chemin et la partie supé- rieure de la paroi en question;
, un espace ayant la forme d'un coin dont la pointe est orientée dans la direction du mouvement de la matière autour de
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l'axe des organes transporteurso S'il est fait usage d'une auge cylindrique-tubulaire, on peut é- tablir un tel espace en forme de coin en montant le ou les organes transpor- teurs excentriquement par rapport à l'axe longitudinal dé l'auge,
et de pré- férence de telle manière que l'axe de rotation desdits organes soit situé verticalement ou approximativement verticalement au-dessous de l'axe longi- tudinal de l'auge cylindriqueo
Pour produire la poussée dirigée tangentiellement dont il a été question plus haut sur la matière distribuée dans l'étondue radiale des di- verses sections transversales de l'auge, on peut interrompre les surfaces hélicoïdales des organes transporteurs;
, au droit d9une ou plusieurs sec- tions transversales mutuellement espacées de l'auge., et monter dans ces zo- nes d'interruption un ou plusieurs organes rigides stationnaires en forme de barres, de préférence disposés radialement par rapport à l'axe de rota- tion, dans le but d'exercer sur la matière une poussée tangentielle dont la direction est opposée à celle du mouvement de cette matièreo
Conformément à l'invention, les organes transporteurs peuvent consister en une série d'éléments d'entraînement établis sous forme de ban- des parallèles entre elles faisant toutes partie d'une surface hélicoïdale commune, à différents diamètres;,et laissant entre elles des zones de passa- ge libres pour l'écoulement du liquide de lixiviation.
La distance séparant les bandes individuelles à surface hélicoïdale est choisie en conformité de la structure et de la grosseur de particule de la matière à transporter ; il en est de même en ce qui concerne le pas des surfaces hélicoïdales.
Pour retirer la matière désagrégée et lixiviée de l'auge de traitement, l'appareil peut être pourvu de roues à augets qui puisent et rejettent la matière,selon des principes bien connuso Plus particulièrement, conformément à l'invention, une ou plusieurs roues à augets sont prévues au-dessus de 19axe de rotation des organes transporteurs à l'avant de celle des parois extrêmes de l'auge où sont prévus les moyens dalimentation en liquide de traitement.
Pour obtenir un appareil de lixiviation de grande section trans- versale et, par suite,de grande capacité de travail, sans augmenter exagé- rément le diamètre des organes transporteurs, il est souvent désirable d'é- tablir un tel appareil équipé de deux ou plus de deux organes transporteurs (ou d'un groupe ou série de tels organes) propres à entraîner la matière désagrégée, des organes étant disposés côte à côte dans une auge de lixi- viation commune et montés pour tourner autour d'axes parallèles entre eux.
Dans une construction de cette nature, les organes transporteurs sont dispo- sés de telle manière que les spires de deux organes adjacents sengagent les unes dans les autres, de manière que la matière ne puisse pas partici- per à la rotation desdits organes sans en recevoir en même temps un degré suffisant de mouvement axial vers l'avant. Par Inapplication de deux ou plu- sieurs organes transporteurs disposés côte à côte, on est assuré que la ma- tière et le liquide de lixiviation seront automatiquement distribués uni- formément entre les éléments d'auge qui les contiennent pendant le traite- ment.
On complétera l'explication de cette invention par la description donnée ci-après de plusieurs exemples de formes de réalisation que ladite invention est susceptible de recevoir, en se référant aux dessins annexés dans lesquels
Figo 1 est une vue de côté d'un appareil de lixiviation établi conformément à l'invention;
Figo 2 est une vue en plan du même appareil ;
Figo 3 représente, par une vue de côté à plus grande échelle, a- vec coupe verticale partielle, une partie de l'auge de lixiviation;
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Fige 4 est une coupe transversale par la ligne IV-IV de la figu- re 3;
Figo 5 est une vue en plan d'une partie d'une auge de lixiviation comportant deux organes transporteurs disposés côte à côte;
-
Figo 6 est une coupe transversale par la ligne VI-VI de la figu- re 5.
L'auge de lixiviation représentée aux figures 1 à 4:'est princi- palement composée d'une pièce inférieure 1, de section semi-circulaire, renforcée par des cornières ou autres profilés 2 et 3, figures 3'et 4 s et . d'une pièce supérieure 4,5 reposant sur celles des cornières 3 qui séten- dent le long du bord supérieur de la pièce 1. Le sommet de l'ange est-fermé par un couvercle 6. Un arbre 7 s'étend longitudinalement à l'intérieur de l'auge et porte des organes transporteurs 11, 12 qui seront décrits ci-a- près plus en détail.
Une des extrémités de 1 arbre 7 est supportée-de fa- gon rotative, à l'extérieur de l'auge, par un palier 30 et est accouplée avec un mote-ur 32, tel qu'un moteur électrique, par l'entremise d'un engre- nage approprié 31. L'autre extrémité de 1arbre ? est supportée par un pa- lier 33' L'auge est inclinées comme on le voit clairement à la figure 1.
34 désigne une trémie ou goulottre d'alimentation à l'aide de la- quelle une matière désagrégée, telle que des cossettes de betterave à sucre dont on se propose d'effectuer l'épuisement à l'intérieur de l'auge 1, est introduite dans celle-ci.
Cette trémie est disposée à 1?extrémité inférieu- re de l'auge,, A l'extrémité supérieure de l'auge sont prévus un tuyau 35 par lequel s'effectue l'admission du liquide de lixiviation, tel que l'eau, et une goulotte 36 par laquelle s'effectue la décharge de la matière désa- grégée épuisée, l'entraînement de cette matière le long de l'auge s'effec- tuant en contre-courant par rapport au liquide de lixiviation admis par le tuyau 35, comme il sera expliqué plus en détail.
A l'extrémité supérieure de l'auge est prévu un conduit 37 pour- vu dune ou plusieurs roues à augets à laide desquels la matière épuisée est puisée et élevée jusqu'à la goulotte de décharge 36, dune manière bien connue.
En plus d.es paliers extrêmes supportant les extrémités de l'ar- bre 7, celui-ci est supporté en des points intermédiaires par des paliers 8 (fige. 3 et 4) reposant sur des supports 9, reposant eux-mêmes sur le fond de l'auge.
Dans la construction représentée, les organes d'entraînement 12 sont constitués par une série de bandes 12, prévues par exemple au nombre de trois dans les figures 3 et 4, qui sétendent toutes suivant une surface hélicoïdale commune dont l'axe coïncide avec laxe de l'arbre 7, des bandes étant respectivement situées à différents diamètres de la dite surface. En des points espacés l'un de l'autre d'une distance correspondant au pas de la surface hélicoîdale, l'arbre 7 porte des moyeux 10 pourvus de bras rayon- nants Il auxquels sont assujetties les bandes 12.
Comme il ressort de la figure 3,les organes transporteurs peu- vent être interrompus dans une série de zones mutuellement espacées A (fige 3) de la section transversale, zones dans lesquelles on peut disposer, dans les intervalles séparant les parties successives des organes transporteurs, des organes 14, par exemple en forme de barres, qui sont placés en croix à travers lauge dans les zones én question comme on le voit à la figure 4.
Le rôle de ces organes est d'opposer une résistance à l'entraînement de la matière désagrégée par les organes transporteurs, tout en permettant un de- gré suffisant de mouvement axial simultané de la matière désagrégéeo
La partie supérieure de l'auge est délimitée sur ses côtés par deux parois inclinées 4 et 5 sur les bords supérieurs desquelles repose le couvercle 6.
Si l'on suppose que les bandes ou organes transporteurs 12 re- goivent du moteur 32 une rotation dans le sens de la flèche de la figure 4, et que l'auge ait été remplie d'une quantité 'de matière solide désagrégée
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propre à remplir la section transversale entière commandée par lesdites bandes c'est-à-dire à peu près toute la zone comprise entre la paroi inté- rieure de 19 auge et la moitié supérieure de la circonférence des bandes '12, cette matière sera entraînée vers la paroi 4 dans l'espace 38 (figo 4),en- tre cet espace et la circonférence des bandes;
, et comme cet espace va en se rétrécissant dans le sens du mouvement, ladite matière subit une action de coincement qui la soumet à une compression dont une composante est dirigée vers l'axe des bandes transporteuse ;et dont une autre composante est di- rigée en sens inverse du mouvement desdites bandeso
En raison du frottement qui s'exerce entre la matière et la pa- roi 4, cette compression oppose à la rotation de la matière une force qui est d autant plus grande que ladite matière est plus compacte, en tout point particulier situé à l'intérieur de la paroi 4 dans la direction lon- gitudinale de l'auge.
Grâce à cette compression, on est sûr que toute la matière qui a été soulevée au-dessus de la surface du solvant ou liquide de lixiviation et entraînée à travers la partie supérieure de l'auge sera contrainte à re- venir dans la zone balayée par les organes transporteurs et à pénétrer de nouveau dans ledit solvant,sans qu'elle ait aucunement tendance à séjour- ner dans la partie supérieure de 1 auge ce qui assure un mouvement régulier de la matière dans la direction circonférentielle.
L'extrait ou produit de la lixiviation sort de l'ange par un tuyau de décharge 39 (figo 1). Pour chauffer le contenu de l'auge de manié- re à améliorer Inefficacité du procédé;, une portion de l'extrait est reti- rée de l'auge (dans la forme de réalisation représentée) par des tuyaux 46 et refoulée, au moyen d'une pompe 44, dans des tuyaux 45,dès réchauffeurs 43, pour revenir,par des tuyaux 42à 1 SI auge en des points 40 et 41 au-des- sus et à l'aplomb des points de prélèvemento
L'inclinaison de l'auge est de préférence choisie de fagon que la surface du liquide de lixiviation ou de l'extrait formé dans l'auge s'a- baisse uniformément,par exemple suivant une pente de 1 10 le long de l'auge,
cette pente étant sensiblement la même que celle de l'auge et sa valeur précise étant déterminée en tenant compte de la compression de la matière à l'intérieur de l'auge et du réglage de la vitesse à laquelle l'ex- trait coule à travers l'auge.
Il y a lieu de noter que les bandes ou organes transporteurs 12 peuvent être montés excentriquement par rapport à l'axe longitudinal de'l'au- ge, par exemple avec leur axe de rotation placé à peu près à l'aplomb,mais au-dessous dudit axe longitudinal. Dans ce cas, la zone en forme de coin constituée comme il est dit ci-dessus entre la surface intérieure de la pa- roi de l'auge et la circonférence des bandes 12 sera plus longue que dans la forme de réalisation des fige. 1 à 4.
La construction des figures 5 et 6,dans lesquelles les organes 14 prévus pour opposer une certaine résistance au mouvement de la matière n'ont pas été représentés - ces organes pouvant d'ailleurs être entièrement supprimés,auquel cas les surfaces transporteuses seraient ininterrompues,- diffère de collet des figures 1 à 4 principalement en ce que l'auge de li- xiviation est double:, c'est-à-dire composée de deux auges individuelles 1 et 101 en forme de gouttière disposées côte à côte sans cloison séparatri- ceo Chacune des auges élémentaires 1 et 101 contient une série d'organes transporteurs hélicoïdaux 12 et 112, de construction semblable à celle des figures 1 à 4.
Les parties de ces organes ayant le plus grand diamètre ont un diamètre tel quelles s'engagent les unes entre les autres,ce qui sup- prime toute possibilité que la matière en cours de traitement soit direc- tement animée d'une rotation par les organes d'entraînement sans être en mê- me temps animée d'un mouvement d'entraînement appréciable dans la direction longitudinale de l'auge doubleo
De même que dans les figures 1 à 4, l'organe transporteur 12 de la construction de la fig. 5 est monté sur un arbre 7 qui est couplé avec
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un moteur (son représenté) correspondant au moteur 32 de la figure la L'or-
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gane transporteur 112 est fixé à un. arbre 101,*monté.dans 19aune 101 à 1 ai- de d'un moyeu 110 et de bras ou rayons l7:lp ëtg à li:
u1e des extrémités des auges, les deux arbres 7 et 107 sont mutuellement accouplés à l'aide d'en- grenages appropriés 50, 51 (figure 5)o " - ..." --.o Il est évident que le procédé et l9appare3lqui font l'objet de- cette invention sont avantageusement applicables non seulement au traitement de lixiviation sus-mentionné des betteraves à sucrep mais aussi au traite- ment des cannes à sucre et à de nombreux autres traitements d'épuisement,
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par lixiviations de matières végétales/animales'ou minéràlês, par -. exemple dans 19industrie médicale ou pour l'extraction d'huile d'une matière qui en contient. De plus, l'invention est au.ssi applicable à l'éµùisenent de-' matières végétales en vue de l'extraction des constituants aromatisants et essences de ces matières.