Les pompes à matières épaisses utilisées à cet effet et décrites plus loin sont des pompes à pistons « haute pression » ; elles sont commandées par une centrale hydraulique. Elles couvrent une plage de débit s’étageant de 0,3 à 200 m³/h et des pressions pouvant atteindre 150 bars ; les puissances se situent entre 7,5 et 300 kW ; dans certaines autres utilisations, on peut atteindre 250 m³/h et 150 bars ; à l’échelle inférieure, il existe aussi de petites installations compactes permettant de maîtriser de manière sûre un débit minimal de 100 l/h. Ces machines s’intègrent facilement dans une installation existante et leur fonctionnement peut être automatisé.
Les pompes à matières épaisses sont ainsi utilisées dans les stations d’épuration pour l’évacuation des boues déshydratées. Dans la nouvelle station de Vallauris-Golfe Juan par exemple, qui présente l’originalité d’être installée dans un caisson immergé dans le port, les boues sortant de bandes presseuses à une siccité d’environ 25 % sont transportées par une pompe KOR 1053 de notre fabrication équipée d’un malaxeur-gaveur dans une tuyauterie de 100 mm de diamètre à une hauteur de 10 m et sur une longueur de 180 m jusqu’au poste de dépotage en bout de quai. Les gâteaux sont stockés à l’étage inférieur, dans une trémie d’une capacité de 25 m³, sous laquelle est installée la pompe.
[Photo : Fig. 1 — Vallauris. La pompe avec sa centrale hydraulique dans le caisson immergé.]
Or une nouvelle technologie qui vient d’être mise au point, associant une pompe au filtre-presse, permet maintenant d’installer la pompe directement à la sortie de celui-ci, ce qui simplifie considérablement les installations de cette nature en les rendant beaucoup plus compactes, l’encombrement de l’ensemble filtre-pompe étant particulièrement réduit. La figure 2 montre schématiquement la solution adoptée : un transporteur-gaveur à vis branché sur une pompe à double piston à entraînement hydrostatique et qui est de préférence placé en contrebas, reçoit directement le gâteau déshydraté provenant du filtre. Sa largeur correspond à celle de la bande du filtre ; il comporte éventuellement un dispositif racleur installé dans son carter. Il peut comporter dans le cas de produits visqueux et collants une double vis qui procède à un malaxage complet et à une meilleure homogénéisation ; en outre, l’auto-nettoyage des vis est ainsi assuré.
[Photo : Fig. 2 — Le transporteur gaveur à vis associé au filtre-presse.]
La pompe à matières épaisses est placée le long du filtre et, du fait de sa faible largeur (d’environ 90 cm), elle n’augmente pas sensiblement l’encombrement total de l’installation. L’unité de pompage peut ainsi être adaptée à des installations existantes.
La pompe
Ces dernières années, les pompes à matières épaisses ont donc fait leurs preuves dans les stations d’épuration, dans la chimie et d’autres domaines pour le transport de produits
d'une consistance similaire. Ce sont en fait des pompes à béton modifiées, équipées de pompes à pistons deux cylindres à entraînement hydrostatique. Dans une telle pompe (Kos) les deux cylindres de refoulement sont entraînés par des vérins hydrauliques ; alors que l’un aspire le produit, l’autre le refoule dans la tuyauterie à travers un « répartiteur en S » ; dès que les deux pistons arrivent au point mort, leur mouvement est inversé, et simultanément, ce répartiteur, grâce à un entraînement hydraulique séparé (deux petits vérins), vient se placer devant l’autre cylindre ; ainsi, le passage du produit se fait toujours à travers une section circulaire. Il n’y a pas, comme dans certaines autres pompes à pistons, de clapets, tiroirs ou autres chicanes qui peuvent gêner le libre flux du produit, plus particulièrement à l’aspiration. Un anneau à rattrapage de jeu automatique les rend parfaitement étanches, même aux produits liquides.
[Photo : Un malaxeur gaveur à double vis.]
Si le matériau est très épais, la pompe peut être équipée d’un malaxeur-gaveur ; celui-ci permet d’obtenir un bon remplissage des cylindres en établissant une pression d’alimentation d’un demi-bar environ dans la zone d’aspiration. La figure 3 montre un malaxeur-gaveur à double vis utilisé pour les produits très épais, qui alimente les cylindres et garantit leur bon remplissage ; les vis tournent l’une dans l’autre et se nettoient ainsi d’elles-mêmes. L’entraînement hydrostatique permet un réglage du débit du malaxeur-gaveur en fonction du débit de la pompe.
Tous deux sont entraînés par une centrale hydraulique équipée de pompes à pistons axiaux à cylindrée variable qui permettent un réglage en continu du débit de la pompe. La centrale hydraulique peut être équipée de moteurs Diesel ou électriques pouvant atteindre une puissance de 300 kW.
Le modèle de base comporte diverses variantes : un modèle anti-déflagrant ; l’exécution en acier inoxydable des pièces qui sont en contact avec le produit ; des systèmes de tiroirs d’arrêt, de répartiteurs sur la tuyauterie ; des télécommandes de toute sorte ; en outre, le débit de la pompe peut être facilement asservi à celui du gaveur, de façon à assurer une exploitation automatique et en continu.
Le système modulaire dans lequel est conçu l’appareillage permet de nombreuses possibilités en ce qui concerne la mise en place et la puissance ; il facilite également le démontage et le remontage de l’installation, même dans des espaces restreints (comme on en rencontre dans l’exploitation des mines).
Le tableau donne les caractéristiques et quelques performances d’une pompe du type KOR 1053.
Tableau 1 : La pompe KOR 1053
| Pompe à matières épaisses |
| Pompe à pistons 2 cylindres avec répartiteur en S, à entraînement hydrostatique |
| • Ø cylindres/course : 180 mm / 1 000 mm |
| • Moteur électrique : 45 kW / 1 500 t/min |
| Débit (maxi théorique) : 30 m³/h |
| Pression (maxi théorique) : 60 bars |
| Performances relevées sur la station de Vallauris |
| • Débit : 12 m³/h |
| • Pression : 40 à 45 bars (avec tuyauterie Ø 100, long. 180 m) |
| • Puissance absorbée : 70 A |
| • Taux de remplissage des cylindres : env. 70 % |
| • Teneur en eau de la boue : env. 25 % |
| • Viscosité de la boue : pâte épaisse, correspondant à un slump de 5 à 10 cm |
Les tuyaux sont fabriqués en acier ; ils existent en deux versions en fonction des pressions qu’ils supportent : système rainuré SK, la version standard utilisée pour des pressions allant jusqu’à 85 bars ; système à emboîtement ZF, la version haute pression utilisée jusqu’à 130 bars. Les deux systèmes, qui assurent une étanchéité absolue, sont faciles à monter et à démonter à l’aide de colliers rapides à levier.
[Photo : Pompage d’un gâteau de filtre d’effluents de papeterie (siccité 40 %).]
Les avantages du transport par pompage sont évidents :
- — gains de place ;
- — souplesse de la distribution par tuyauterie, entraînant une accessibilité aisée et une modification facile du parcours ;
- — pas d’émissions de vapeur ;
- — hygiène des opérations ;
- — exploitation économique, en raison de la fiabilité du système et de la réduction de la maintenance (peu d’usure des pièces) ;
- — possibilités d’automatisation.
En raison de ces avantages, le transport des matières épaisses par pompage, qui est de plus en plus adopté, paraît promis à un grand avenir dans toute l’industrie.
