10. 1. 2023

Séparation des particules ferreuses du sable de quartz (étude de cas)

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En règle générale, les blocs de béton cellulaire blanc ne contiennent que des matières premières d’origine naturelle (principalement du sable de quartz, de la chaux, du ciment, etc.). Dans le courant du processus de fabrication, on y ajoute encore un agent réactif (de l’aluminium). Pour obtenir la couleur blanche et brillante, il est absolument nécessaire que le sable de quartz soit parfaitement broyé.

Le béton cellulaire gris est une variante meilleure marché ou une alternative au béton cellulaire blanc (principalement pour des raisons de prix et dans les pays moins développés). Ce béton est cependant moins stable d’un point de vue chimique et mécanique (les briques de ce matériau ont tendance à se briser, à s’effriter et à s’écailler). La principale cause de ces problèmes réside dans le fait qu’alors que le béton cellulaire blanc est fabriqué à partir de matières premières naturelles de haute qualité, dans le béton cellulaire gris, le sable de quartz qui coûte cher est remplacé par des cendres volantes de centrales électriques (qui contient souvent aussi des substances nocives telles que du plomb, du cadmium, du mercure, de l’arsenic). Ces substances auront un impact négatif non seulement sur le microclimat qui règnera dans le bâtiment, mais liquider ces blocs de béton cellulaire usés posera également problème puisque les substances contenues dans les cendres volantes ne peuvent pas se retrouver dans le sol ni dans l’eau. Le béton cellulaire blanc peut quant à lui se vanter d’être écologiquement sain = recycler et réutiliser les gravats éventuels ne posera donc aucun problème. C’est la raison pour laquelle les fabricants mondiaux se focalisent principalement sur la production du béton cellulaire blanc (par exemple, en Allemagne, pratiquement plus rien n’est construit à partir de béton cellulaire gris).

Description du problème

Un des plus grands fabricants de béton cellulaire blanc au monde nous a contacté en nous demandant de résoudre son problème lié à l’élimination des contaminants ferreux se trouvant dans son sable de quartz (sur sa ligne de traitement, le sable est broyé dans un broyeur à billes et ce qui sort du broyeur à billes est un sable broyé qui est contaminé par des fragments de billes de broyage et par de la poussière d'abrasion ferreuse provenant du broyeur et du système de tuyauterie). En vue de collecter les fragments de billes de broyage, le fabricant a tout d’abord installé un fin tamis en sortie du broyeur. Compte tenu de la grande capacité de broyage du broyeur (jusqu’à 30 tonnes à l’heure), ce tamis se bouchait rapidement par les petites pierres qui se trouvaient dans le mélange broyé (et en plus, ce tamis n’était pas capable de séparer les petites particules issues des billes de broyage ni les fragments métalliques microscopiques dues à l’abrasion). Malgré l’installation de ce tamis, la pompe à haute pression continuait d’envoyer des contaminants ferreux dans le système de tuyauterie qui les amenait ensuite jusqu’aux silos de stockage (où ils se déposaient ensuite progressivement).

Solution apportée au problème

Le client a longtemps cherché une solution qui lui garantirait une élimination fiable des particules de fer qui se trouvaient dans son mélange de sable fin semi-liquide. Malheureusement, en raison de nombreux facteurs spécifiques (une matière semi-liquide et très abrasive, une grande capacité de traitement, un système à flux ouvert avec une matière se déplaçant à grande vitesse, la diversité des contaminants ferreux  – de grands fragments de billes de broyage ainsi que de la poussière ferromagnétique, etc.), il n’était possible d’utiliser aucun type de séparateurs magnétiques existants. Outre cela, les fabricants de séparateurs de renom ne voulaient pas investir dans le développement difficile et incertain d’un tout nouveau type de séparateur magnétique.

Le client aurait pu résoudre son problème en installant un séparateur magnétique spécial (appelé en anglais « trunnion magnet ») que la matière aurait traversé au centre de la paroi intérieure. Cependant, vu la capacité de traitement de 30 tonnes de matière à l’heure, il aurait dû utiliser un grand tambour dont le prix aurait été de plusieurs centaines de milliers d’euros (et en plus, cette solution n’aurait pas été parfaite puisque la matière très abrasive aurait été en contact direct avec la paroi du tambour et donc, après une période d’utilisation relativement courte, la matière aurait fini par percer la paroi, ce qui aurait nécessité un arrêt de production et une réparation onéreuse du séparateur magnétique).

Le client aurait également pu résoudre son problème en passant à un autre type de technologie de production, mais il aurait alors dû investir un montant supérieur à celui qu’il aurait investi dans l’achat d’un tambour magnétique à à écoulement intérieur.

C’est pour cela que le fabricant de béton cellulaire a apprécié l’approche de la société SOLLAU. Sur la base précise de ses exigences et sur la base de la technologie de production actuelle, elle a en effet développé un tout nouveau type de séparateur magnétique: une plaque magnétique suspendue au-dessus du toboggan - et à nettoyage automatique afin de garantir un flux de production continu et permanent. En installant le séparateur DND-SFX de la société SOLLAU, la propreté du matériau traité a pu être sensiblement améliorée (de plus de 60 %). En effet, le séparateur magnétique de la société SOLLAU capture de manière fiable la plupart des contaminants ferreux (soit aussi bien les morceaux de billes de broyage que la poussière de fer).

 Raisons de l’emploi du séparateur DND-SFX

• Une séparation magnétique très efficace (le séparateur capture aussi bien les petites que les plus grandes particules magnétiques)
• Un fonctionnement totalement automatique, sans qu’il ne soit nécessaire d’interrompre le flux de matière pour nettoyer le séparateur (24/7)
• Une excellente résistance à l’abrasion (le système magnétique n’est en effet pas en contact direct avec la matière traitée)
• Une installation simple et rapide (sans devoir faire de grandes interventions dans l’agencement actuel de la ligne de production)
• Des frais d’acquisition relativement peu élevés (en comparaison avec les systèmes de la concurrence, tels qu’un tambour magnétique à à écoulement intérieur = trunnion magnet, par exemple).

Avantages financiers que notre solution a apporté au client

La sensible amélioration de la propreté de la matière traitée a permis de prolonger les intervalles de maintenance et la durée de vie générale des principaux équipements clés:

1. La pompe à haute pression – sensible prolongation de sa durée de vie
2. La tuyauterie transportant la matière nettoyée – réduction de l’abrasion de la tuyauterie, ce qui a permis de prolonger de 100 % les intervalles de nettoyage et d'entretien de la tuyauterie
3. Silos de stockage de la matière traitée – sensible prolongation de l’intervalle de maintenance et réduction de la complexité de la maintenance régulière (la quantité de dépôts ferreux au fond des silos a été réduite de près de 75 %)

Notre solution est également synonyme d’avantage financier pour le client puisqu’il peut dorénavant revendre les déchets métalliques séparés à des sociétés spécialisées dans le tri et la collecte des matières premières secondaires.  

L’élimination des contaminants a également une grande importance pour l’utilisateur final des produits en béton cellulaire puisque les briques en béton cellulaire ne contiennent dorénavant plus de particules de fer qui réagissaient souvent avec l’humidité de l’air et qui entraînaient l’apparition de taches de rouille sur les murs recouverts d’enduits. Il est bon de noter qu’il était pratiquement impossible d’éliminer ces taches puisque même après avoir été peints, les contaminants métalliques continuaient de réagir avec l’humidité de l’air.