BE890897A - Procede pour produire de la cire en poudre - Google Patents

Description

  Procédé pour produire de la cire en poudre.

  
La présente invention concerne un procédé et un appareil servant à produire une matière en poudre comportant des particules de diamètre réduit.

  
Les techniques normales . utilisées pour produire des matières particulaires à partir de matières fondues à point de. fusion relativement élevé d'environ 100[deg.]C comprennent une introduction dans un flux de gaz de refroidissement ou le dépôt sur un disque de centrifugation en vue d'effec-tuer une atomisation relative et la formation de petites gouttelettes. Les gouttelettes se refroidissent ensuite en particules dans l'ensemble sphériques à mesure qu'elles progressent dans la chambre.

  
Des ajutages de pulvérisation à faible débit sont à même de produire des particules de cire relativement fines, mais non des particules du calibre produit par le procédé conforme à l'invention. Ils tendent aussi à accumuler de la matière et les parois de la chambre doivent être enlevées périodiquement, ce qui entraîne un chômage de l'installation.

  
Un procédé pour la formation de particules est illustré dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.804.744, suivant lequel on chauffe une cire de paraffine à une température comprise entre 50 et 70[deg.]C, on refoule la cire de paraffine à cette température par des ajutages de pulvérisation sous une pression qui peut varier entre 7 et

  
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ajutages de pulvérisation dans un flux d'air froid à grande vitesse pour refroidir le produit jusqu'à sa température de solidification, on maintient la paraffine pulvérulente en suspension dans le flux d'air tout en augmentant la vitesse jusqu'à une valeur comprise entre 85 et 110 km à l'heure jusqu'au moment où le mélange de cire de paraffine en poudre et d'air est déchargé dans un séparateur pour la collecte de la cire de paraffine en poudre. La chambre mesure approximativement 7 à 12 m. Dans le brevet précité, la cire de paraffine liquide est pulvérisée à raison de 1 kg de cire de paraffine en poudre pour 9 à 12 m<3> par heure d'air de refroidissement. La vitesse du flux d'air froid au point d'injection va de 20 à 35 m par seconde.

   Ce procédé donne comme spectre granulométrique : a) de 2 à 5% de particules de plus de 0,080 mm, b) 10 à 13% de particules de 0,080 à 0,045 mm, c) 25 à 30% de particules de 0,045 à 0,018 mm et d) le complément jusqu' à 100% de particules de moins de 0,018 mm.

  
Un autre procédé est illustré par le brevet des Etats-Unis d'Amérique de Landis n[deg.] 4.190.622 accordé le
26 février 1980. Ce brevet décrit un procédé de grenaillage d'urée selon lequel on amène des gouttelettes d'urée fondue en contact avec un flux de gaz qui s'écoule dans le même sens et qui solidifie l'urée partiellement pour former de la grenaille qui est refroidie et recueillie dans une deuxième zone comprenant un lit fluidisé dans lequel un second flux de gaz s'écoulant à contre-courant du premier flux d'air achève la solidification des particules.

  
Un autre procédé connu est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique de Dundas n[deg.] 4.246.208 accordé le
20 juin 1980. Ce brevet décrit un procédé pour fabriquer des sphéroïdes sans poussière de perles de magnétite, suivant lequel on introduit les particules de minerai de magnétite brut avec un véhicule inerte non oxydant projeté dans un chalumeau à plasma formé par un arc au charbon. Au cours du procédé, un flux d'air s'écoulant à contre-courant est prévu pour évacuer les traces de poussière, le flux d'air balayant la circonférence de la chambre de sphéroïdisation. Les particules exemptes de poussière formées sont séparées au moyen d'un cyclone et de filtres à bourse.

  
Les dispositifs et les systèmes connus, tout en étant utiles pour de nombreuses applications, n'ont pas permis de produire d'une manière continue une matière pulvérulente de granulométrie réduite.

  
Suivant l'invention, pour produire des particules de cire à partir d'une matière fondue d'une granulométrie non supérieure à une valeur prédéterminée, on introduit tangentiellement au moins un flux de gaz de refroidissement dans l'extrémité amont d'une longue chambre, de manière à produire un mouvement de tourbillonnement du gaz à partir de l'extrémité amont de la chambre vers son extrémité aval, on injecte des gouttelettes de la matière fondue dans l'extrémité amont des chambres à partir d'une source au maximum pour pénétrer dans les gaz de refroidissement tourbillonnants, on maintient les gouttelettes injectées en suspension dans les gaz de refroidissement tourbillonnants jusqu'à ce qu'elles se soient solidifiées pour former des particules de granulométrie non supérieure à la granulométrie réduite prédéterminée,

   on évacue la suspension de gaz de refroidissement et de particules de la chambre et on isole les particules du gaz de refroidissement.

  
Aux dessins annexés :

  
la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale fragmentaire d'une chambre de section circulair e qui est destinée à former des particules et qui peut être utilisée aux fins de l'invention dans son mode de réalisation selon lequel la cire de paraffine fondue est injectée axialement dans le flux de gaz de refroidissement qui tourbillonne, et

  
la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale de l'injecteur de cire fondue.

  
Un procédé et un système perfectionnés conformes à l'invention sont illustrés d'une manière générale sur la Fig. 1 des dessins annexés. Le dessin montre l'extrémité amont de la longue chambre 10 de section circulaire qui s'ouvre à son extrémité aval dans un appareil séparateur classique. La paroi interne 12 de section circulaire de la chambre 10 est faite d'une matière appropriée propre à supprimer l'adhérence des gouttelettes de matière fondue à la paroi, ainsi qu'à réduire au minimum les difficultés de corrosion et de nettoyage. Une matière appropriée à utiliser avec la cire est, par exemple, l'acier inoxydable.

  
Dans l'extrémité amont de la chambre est prévue une zone d'entrée de gaz 14 communiquant coaxialement avec une zone de mélange 16, communiquant coaxialement avec le reste de la chambre 10, la zone de refroidissement 18. On comprendra cependant que la chambre 10 peut être d'une section transversale uniforme dans toute sa longueur, c'est-à-dire que la zone de mélange 16 est un prolongement direct de la zone d'entrée 14. Le diamètre du reste de la chambre 10 peut être légèrement réduit en aval de la zone de mélange 16. Pour produire les gaz de refroidissement tourbillonnants, on aspire des gaz de refroidissement tangentiellement dans la chambre 10 par des conduits de gaz 20 délimités par une paroi 12 de la chambre 10.

  
On utilise une seule source de cire fondue pour l'injection, une telle source étant illustrée sur la Fig. 2 dans laquelle un dispositif injecteur 22 s'étend coaxialement à travers la paroi d'about amont 24 de la chambre 10 dans la zone de mélange 16, l'endroit de traversée de la paroi 24 étant entouré d'une gaine 26 dans laquelle le dispositif injecteur 22 est libre de coulisser de manière à ajuster sa position par rapport à la paroi amont 24 de la zone de mélange. Le dispositif injecteur comprend une conduite d'alimentation cylindrique coaxiale 28 formée par le tube 30 et entourée sur la majeure partie de sa longueur par un passage annulaire coaxial 32 formé entre le tube 30 et la paroi tubulaire 34. La paroi tubulaire 34 est, à son tour, entourée par un passage annulaire coaxial 36 délimité par la paroi cylindrique extérieure 38.

   Un plateau circulaire 40 est fixé, par exemple par soudage, à l'extrémité aval du tube 30, à la paroi tubulaire 34 et à la paroi cylindrique extérieure 38, ce plateau étant fixé de manière à établir une communication de fluide entre les passages 32 et 36 et à être étanche au fluide par rapport au tube 30. Le plateau circulaire 40 est percé d'une lumière de sortie 42 coaxiale qui est en communication de fluide avec la conduite 28.

  
Pour augmenter la production des matières particulaires, le nombre des chambres doit être accru, compte tenu du débit de l'ajutage et du gaz de refroidissement dans chaque chambre.

  
En fonctionnement, l'air de refroidissement est aspiré tangentiellement et axialement dans la zone d'entrée
14, traverse la zone de mélange 16 et la zone de refroidissement 18 et sort de la chambre 10 dans les zones de séparation 43. La zone de séparation peut comprendre un séparateur à .cyclone, des filtres à bourse ou d'autres dispositifs de séparation classiques éventuellement en combinaison. L'air est aspiré à travers l'appareil par un dispositif d'aspiration qui maintient l'appareil sous dépression de telle façon que la quantité de particules qui s'échappent est faible sinon nulle. Cette précaution est nécessaire car les petites particules de cire offrent un risque d'explosion.

   La cire d'alimentation est amenée au dispositif injecteur 22 à partir de n'importe quelle source appropriée 45 par l'entrée
44 dans la conduite 28 et passe par la conduite 28 vers l'intérieur vers la lumière de sortie 42 qui, à son extrémité externe, peut s'évaser vers l'extérieur pour former un siège conique 46 propre à coopérer avec l'élément conique coaxial 48 pour former un orifice annulaire réglable s'évasant vers l'extérieur pour injecter la cire d'alimentation en un jet conique à angle d'ouverture prédéterminé.

  
En raison de la nature de la cire fondue utilisée, il est souhaitable qu'elle soit protégée contre un refroidissement au moment où elle traverse le dispositif d'injection 22, afin d'éviter une solidification. Pour ces raisons, le dispositif injecteur est chemisé, comme décrit plus haut, pour la circulation d'un agent de chauffage, comme de la vapeur d'eau. L'agent de chauffage est introduit par l'entrée 50 et passe par le passage annulaire interne à l'extrémité externe du dispositif injecteur 22 pour revenir par le passage annulaire 36 et sortir par la sortie 52.

  
La matière fondue peut être choisie parmi un grand nombre de matières pouvant être fondues et recristallisées. La matière est de préférence de la cire. La cire est de préférence dérivée d'huile de ricin. Les cires dérivées de l'huile de ricin sont de préférence des cires hydrogénées substituées par des radicaux hydroxyle ou des mélanges de telles cires. La cire dérivée d'huile de ricin que l'on préfère est un mélange de cire d'huile de ricin hydrogénée et de 12-hydroxystéaramide. Le mélange contient de préférence environ 75% en poids de cire d'huile de ricin hydrogénée et environ 25% en poids de 12-hydroxystéaramide.

  
Pour un type particulier quelconque d'injecteur d'alimentation, l'angle d'ouverture souhaité peut être facilement déterminé par un essai simple. Des angles de pulvérisation optima dans un type d'opération particulier peuvent dépendre d'autres conditions de fonctionnement, notamment de l'emplacement de l'injecteur d'alimentation par rapport à la zone de mélange, des quantités relatives de cire d'alimentation et d'air de refroidissement et du diamètre de la chambre.

  
Le rapport des pieds cubes de gaz de refroidisse-ment (1 pied cube égal 28 dm<3>) aux livres (1 livre égale 0,45 kg) de cire doit de préférence être d'environ 50:1 à
500:1, ou mieux d'environ 150:1 à 400:1, ou encore mieux d'environ 300:1.

  
La température de la matière fondue entrante doit être supérieure à son point de fusion. La température du gaz de refroidissement doit être inférieure à la température de solidification de la matière. La température du mélange de gaz et de cire solidifiée doit de préférence être inférieure d'au moins environ 10[deg.]C à la température de solidification de la matière.

  
Dans un procédé préféré dans lequel la matière fondue est de la cire, la température préférée de la cire fondue entrante est d'au moins environ 70[deg.]C et la température préférée du gaz de refroidissement entrant est inférieure à environ 38[deg.]C, tandis que celle du mélange de cire solidifiée et de gaz est d'environ 50[deg.]C.

  
Le procédé conforme à l'invention est surtout utile pour produire des cires de paraffine en particules. En particulier, on peut produire des cires en particules d'une granulométrie réduite de moins d'environ 45 microns.

  
D'autres matières peuvent cependant être traitées d'une façon analogue pour produire des matières p ar t i c u laires de granulométrie réduite. Les matières utiles pour l'injection conformément à l'invention doivent avoir un point de fusion compris entre environ 65[deg.]C et 150[deg.]C.

  
La cire d'alimentation peut être injectée sous une pression de l'ordre de 4,9 à 8,4 kg par m<2> au manomètre. La cire d'alimentation doit être pulvérisée d'une manière propre à créer des gouttelettes pouvant être solidifiées en particules présentant les diamètres voulus. La cire d'alimentation est de préférence atomisée sous des pressions modérées par des moyens classiques pour créer une atomisation de pulvérisation adéquate. Le système d'injection coaxial peut être amélioré par utilisation d'air chaud ou de vapeur d'eau comme agent d'atomisation et de propulsion.

  
La chambre 10 ne doit pas être étanche à l'air et, en particulier, il est préférable d'aspirer de l'air ambiant autour de l'injecteur d'alimentation. 

REVENDICATIONS

  
1.- Procédé pour produire des matières particulaires à partir de matières fondues présentant des granulométries non supérieures à une granulométrie réduite prédéterminée, caractérisé en ce qu'on introduit tangentiellement au moins un flux de gaz de refroidissement dans l'extrémité amont d'une longue chambre, de manière à produire un mouvement tourbillonnant du gaz de l'extrémité amont de la chambre vers son extrémité aval, on injecte des gouttelettes de la matière fondue dans l'extrémité amont de la chambre à partir d'une source au maximum à la rencontre des gaz de refroidissement tourbillonnants,

   on maintient les gouttelettes injectées en suspension dans les gaz de refroidissement tourbillonnants jusqu'à ce que ces gouttelettes se soient solidifiées pour former des matières particulaires de granulométrie non supérieure à la granulométrie réduite prédéterminée, on évacue la suspension de gaz de refroidissement et de matières particulaires de la chambre et on isole la matière particulaire des gaz de refroidissement.

Claims (1)

1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la matière fondue est de la cire.

   3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la cire fondue est à une température d'au moins environ 70[deg.]C.

   4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la température du gaz de refroidissement n'est pas supérieure à environ 45[deg.]C.

   5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les gouttelettes de cire fondue ont des diamètres non supérieurs à la granulométrie réduite prédéterminée. 6.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cire fondue est atomisée avant d'être injectée dans la chambre.

   7.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cire fondue est injectée axialement dans la chambre.

   8.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport du volume de gaz froid en pieds cubes (1 pied cube égal 28 dm<3>) au poids de la cire fondue en livres (1 livre égale 0,45 kg) est compris entre environ 50:1 et environ 500:1.

   9.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flux de cire fondue est injecté vers l'aval à partir de l'endroit d'introduction du flux de gaz froid.

   10.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la chambre a une section transversale circulaire.

   11.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de la chambre est vertical.

   12.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le flux de cire fondue est injecté sous une pression propre à éviter la projection de la cire sur la paroi de la chambre.

   13.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cire fondue est injectée dans la chambre sous la forme d'un flux pulvérisé conique évasé.

   14.- Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité amont de la chambre est située au-dessus de son extrémité aval.

   15.- Procédé suivant la revendication 1, caracté-risé en ce que la matière fondue est de la cire.

   16.- Procédé suivant la revendication 15, caractérisé en ce que la cire est dérivée de l'huile de ricin.

   17.- Procédé suivant la revendication 16, caractérisé en ce que la cire est choisie dans un groupe comprenant de la cire d'huile de ricin hydrogénée et de la cire d'huile de ricin substituée ainsi que leurs mélanges.

   18.- Procédé suivant la revendication 17,.caractérisé en ce que la cire comprend de la cire d'huile de ricin hydrogénée et du amide 12-hydroxystéaramide.

   19.- Procédé suivant la revendication 18, caractérisé en ce que la cire comprend 75% en poids de cire d'huile de ricin hydrogénée et 25% en poids de 12-hydroxystéaramide.