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"PROCEDE DE FABRICATION DE CIMENT PORTLAND OU DE CIMENT
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ALUMINEUX."
Jusqu'ici le type de four le plus usité dans la fabrication du ciment portland est le four tubulaire rotatif, et dans la fabrication du ciment alumineux le four électrique.
Les fours à cuve et les fours annulaires ont trouvé une application beaucoup moins importante.Dans tous ces procédés les frais de production de la chaleur nécessaire sont encore relativement élevés. Pour faire des économies à ce point de vue, on a utilisé les gaz de sortie, par exemple des fours tubulaires rotatifs,pour le préchauffage ou pour la cuisson préalable de la charge, ou la chaleur de ces gaz fût utilisée pour le chauffage de l'air de combustion. Cependant, ces pro-
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cédés de travail ne représentent pas la solution complète du problème de diminution de la consommation de chaleur.
Un rendement thermique plus favorable est obtenu dans la fabrication du ciment portland et du ciment alumineux lorsqu'on utilise des grilles fixes ou mobiles, sur lesquelles la charge, constituée d'un mélange des matières brutes et de combustible, est d'abord allumée et ensuite cuite par aspiration ou refoulement d'air à travers la charge. Cependant il était difficile de réaliser le chauffage sur la Drille à soufflage de manière, à pouvoir obtenir un produit uniforme et bien cuit.
Ces difficultés peuvent être surmontées par le fait que la cuisson sur la grille à soufflage est répétée, c'est-à-dire, que le produit obtenu dans un premier procédé de cuisson est désintégré à une grosseur de grain appropriée, puis mélangé avec du combustible et ensuite traité à nouveau sur la grille à soufflage. On peut aussi obtenir un produit de haute valeur par le fait, que la charge de la grille à soufflage, composée des matières brutes et du combustible, est additionnée de notables quantités du produit cuit fini, par exemple préalablement concassé à une grosseur de grain inférieur à 10 mm.
Ces procédés de cuisson de ciment, réalisés avec lieraploi d'une grille à soufflage ont un rendement thermique considérablement supérieur que les nrocédés connus, mentionnés en premier lieu. Sur la grille à soufflage le combustible est brûlé au sein de l charge. Decette façon, la zone dans laquelle le combustible est brûlé et dans laquelle à lieu par cuisson la transformation des matières de départ en ciment, ne représente qu'une fraction de la hauteur totale de la charge.
Cette zone chemine peu à peu, - au fur et à mesure que le combustible des couches situées à la surface
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allumée est consommé, - de la surface allumée de la charge vers la surface opposée, de laquelle sortent les gaz conduits, par exemple aspirés,- à travers la charge. Par ces gaz les parties de la charge situées en dessous de la zone de combustion sont bien préchauffées, et les gaz de combustion cèdent leur chaleur au préchauffage de la charge.
C'est ainsi que les gaz de com- bustion sortent de la charge au début du soufflage à environ
40-60 et n'atteignent une température plus élevée qu'à la fin . du soufflage, cette température plus élevée ne dépassant le plus souvent 2000 C environ, surtout lorsqu'en cas de soufflage par aspiration, la grille à soufflage est couverte d'une couche de en petits morceaux clinkers/( couverture de grille), servant à protéger la grille contre les températures trop élevées. Ce n'est donc qu'une frac- tion des gaz de sortie qui possède une température d'environ
200 C. La chaleur y contenue peut encore être utilisée le cas échéant, par exemple, au préchauffage de l'air de combustion pour le four d'allumage, ou de la charge, ou dans d'autres buts.
La couche de clinkers qui se forme, déjà peu de temps après l'allumage, sous la couche allumée de la charge, et dont l'épaisseur augmente peu à peu, sert au cours ultérieur du procédé au chauffage préalable de l'air de combustion, de sorte que ce dernier entre, déjà peu de temps après l'allumage, à une température assez élevée dans la zone de combustion proprement dite. De cette manière il est possible d'atteindre facilement, par la cuisson sur une grille à soufflage , à l'intérieur de la zone de combustion, des températures de 1400 -1700 C. Ainsi le processus de combustion se passe très rapidement et à des températures élevées.
Les clinkers s'é- vacuent de la grille mobile à un état considérablement refroidi, tandis que la température moyenne des gaz de sortie dépasse à peine 100 C, de sorte que pratiquement toute la chaleur fournie par le combustible est utilisée dans le processus de
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combustion lui-même, En outre, la cuisson du ciment sur la grille à soufflage est exempte des pertes de chaleur qui résultent dans les procédés connus de l'échauffement de la maçonnerie du four et analogue.
Ainsi s'explique également, entre autre, la très faible consommation de chaleur dans la cuisson du ciment sur une grille à soufflage . Par exemple, on a réussi à fabriquer du ciment portland en partant de matières boueuses avec une consommation de chaleur de 900-1000-1200 cal. par kilogramme de clinkers. De cette façon, 14 à 20% de combustible, par rapport au rendement en clinkers, suffisent, tandis que, par exemple en cas d'un four tubulaire rotatif traitant les boues épaisses, il faut compter avec une consommation de combustible d'au moins 25% et plus.
Pour la fabrication du ciment alumineux par exemple, on a besoin de pas plus que 800 cal. par 1 kg de clinkers. Avec cela il n'est nullement nécessaire d'utiliser un combustible de haute valeur, comme dans les fours tubulaires rotatifs, au contraire, on peut utiliser avec un bon succès aussi des combustibles de neu de valeur, très cendreux, par exemple aussi des schistes bitumineux et analogues. Il est évident que la teneur en cendres de ces combustibles doit être prise en considération dans la composition de la farine brute.
Cependant le procédé par soufflage peut encore offrir des difficultés par suite de la séparation des éléments mélangés de la charge, sur la grille, et par suite des brêches produites dans la charge par le vent de la soufflerie.
Toutefcis il est dans tous les cas possible de surmonter ces difficultés et d'obtenir un produit de valeur particulibrement élevée par le fait, que la charge est composée et préparée pour le procédé par soufflage suivant des considérations spéciales. En effet, il a été trouvé que le procédé par soufflage est réalisé de la manière la plus uniforme et donne un produit de très haute valeur, lorsque la charge comprend pour 1 partie de matières de départ fines, -dans la fabrication du
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ciment-portland et du ciment alumineux ce sont les matières brutes employées à l'état finement broyé, - 0,8-2,5 parties de produits réintroduits dans le procédé dits produits de retour.
On a avantageusement simultanément soin à ce que le mélange achevé ( y compris le combustible nécessaire) contienne moins de 20%, par exemple 10-15 % d'humidité. Lorsque le mélange constituant la charge pour la grille à soufflage est préparé de cette manière, il acquiert un état granulé, ou en forme de miettes, qui assure un passage particulièrement uniforme de l'air aspiré ou refoulé à travers la charge. Par la teneur d'humidité la plus favorable on parvient en outre à supprimer la désintégration des grains ou miettes du mélange, durant le soufflage
La manière de préparation du mélange est également impor- tante.
La granulation du mélange composé des matières de départ, du produit de retour et du combustible, est la plus uniforme et la plus perméable à l'air, lorsque les matières de départ,ou au moins une partie de ces matières, sont ajoutées au mélange sous forme de boues ( cependant le mélange peut être préparé également d'une autre manière, par exemple en introduisant la matière de départ dans le mélange sous forme de farine brute s èc he ) .
L'état boueux des matières de départ peut être obtenu de différentes manières. On peut par exemple utiliser directement la boue liquide, ou la boue épaisse, obtenue de la manière connue. Les matières de départ obtenues suivant le procédé dit semi-hurnide peuvent également être employées. Mais on peut aussi préparer les matières brutes en mouture sèche et transformer la farine brute obtenue en boue au moyen d'eau ou de solutions aqueuses.
Il est avantageux d'introduire dans le mélange toute la quantité nécessaire de liquide, ou au moins une grande partie de ce dernier, avec les matières de départ sous forme de boues.
Lorsqu'on utilise par exemple une boue épaisse avec
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36% d'eau, contenant sur 156 parties de boue environ 100 parties de substances sèches, le mélange destiné à être chargé sur la grille à soufflage peut être composée par exemple comme suit:
156 parties de boue épaisse,
188 parties de produit de retour
12 parties de coke fin.
Ce mélange contient environ 15,7% d'eau. La consommation en combustible, - rapportée au rendement en clinkers,- se monte ainsi à environ 18%.
Dans certains cas il suffit d'employer sous forme de boue une partie seulement des matières de départ. Ainsi par exemple dans la fabrication du ciment portland suivant le procéde faisant objet de la présente invention, il est possible d'employer l'argile sous forme de boue, la poussière de chaux et le produit de retour à l'état sec, ou inversement.
Le produit de retour est employé avantageusement à une grosseur de grain inférieure à environ 10 mm, par exemple à une grosseur de grain inférieure à 6 mm, ceci ayant également une influence avantageuse sur l'uniformité du mélange et sur la perméabilité à l'air de la charge.
L'addition du combustible au mélange -oeut se faire de différentes manières. Le combustible peut être ajouté par exemple au mélange achevé, de sorte qu'il soit réparti dans la charge de la grille à soufflage principalement entre les miettes ou grains individuels du mélange. Mais il est aussi possible de l'ajouter durant 1, préparation du mélange, ou à la boue, ou au produit de retour, avant leur mélange. Surtout dans les deux derniers cas il entre alors à l'intérieur des miettes ou grains individuels, dont se composela charge.
Il est réparti d'une manière assez uniforme dans les couches formant la surface des dits grains ou miettes individuels, de sorte que la transmission de la chaleur du combustible brûlant au produit à cuire en devient très avantageuse:
Dans certains cas il peut être avantageux de plaper deux ou plusieurs couches sur la grille à soufflage , chacune
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de ces couches contenant les matières de départ, le nroduit de retour et le combustible, en différentes quantités et en dif- férents rapports de poids. Vu que, par exemple avec le soufflage par aspiration, les couches inférieures de la charge subissent un meilleur chauffage préalable, elles neuvent contenir moins de combustible ou ,moins de produits de retour, et il devient ainsi possible de réaliser encore une certaine économie en com- bustible.
La hauteur de la charge sur la grille ne doit pas être trop grande. Il est recommandable de la tenir en dessous de
40 cm. Les meilleurs résultats, au point de vue de la haute qualité du produit et du rendement, fûrent obtenus avec des hauteurs de charge situées entre 20 et 30 cm. De même la pres- sion, ou la dépression, à laquelle l'air de combustion est passé à travers la charge joue un certain rôle. En cas de souf- flage par aspiration il est à conseiller de choisir dans les boites d'aspiration situées en dessous de la rille, une dépression non supérieure à moins de 120 cm de colonne d'eau.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple non limitatif une installation pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
Les réservoirs 1, 2 et 3 servent à contenir séparément le combustible, la boue épaisse et le produit de retour. Ces matières sont amenées des trois réservoirs, suivant des rapports de poids conformes aux indications de la présente invention, dans un dispositif mélangeur 4.
De ce dernier le mélange fini arrive dans la trémie de chargement 5 de la grille mobile 6. D'abord la trémie 15 débite sur la grille mobile, - constitué suivant le dessin par une grille de l'espèce d'une grillede frittage type Lurgi, - une couche protectrice d'environ 10 -20 mm d'épaisseur, constituée de clinkers concassés. Sur cette couche protectrice la trémie 5 débite le mélange susmentionné en une épaisseur de couche répondant au cas donné; La charge passe sous le four d'allurnage
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7 et y est allumée à sa surface. En même temps de l'air est aspiré, au moyen d'un ventilateur 8, à travers la charge. Les gaz de combustion sortant de la charge, passent par les boites d'aspiration 10, les conduites 9 et la soufflerie 8 dans la che- minée 16.
La grille mobile se meut avec une vitesse telle, que le processus de combustion soit noussé jusqu'à la grille et terminé, au fur et à mesure que les éléments donnés de la grille dépassent le bord postérieur 10a de la boite d'aspiration, ou de la dernière boite d'aspiration. A l'extrémité de la grille mobi- le la matière cuitest déchargée. De la grille mobile elle tombe dans le concasseur 17 dans lequel elle est désintégrée à la grosseur de grain voulue. Le produit concassé arrive sur le dispositif tamiseur 11, constitué par exemple d'un chenal oscillant.
La disposition et l'espèce des tamis sont choisies par exemnle de manière, à ce que le produit concassé soit classé en troisgrosseurs de grains, dont la première est inférieure à environ 6-10 mm, la seconde entre environ 6-10 mm et 20-25 mm, et la troisième supérieure à environ 20-25 mm. Les grains des calibres inférieurs à environ 6-10 mm sortent en 14 et sont utilisés comme produit de retour. Les grains des calibres situés entre environ 6-10 et 20-25 mm, sortant en¯15 , servent au re- couvrement de la ouille.
Les grains de gros calibre sont mis en stock, ou sont ame- nés à l'installation de mouture, et sont employés pour la fa- brication du ciment.
Dans l'installation suivant l'invention sont supprimés,- comparativement à une installation à four tubulaire rotatif,- le broyeur à charbon pulvérisé, le tambour refroidisse= , l'installation d'utilisation des gaz de sortie et analogues.
Le travail peut être interrompu à volonté. Ainsi par exem- ple il est possible de travailler seulement à une équipe par jour. Comme combustible on peut utiliser tous déchets de com- bustible,par exemple les déchets de coke fin. Il n'est pas nécessaire de moudre le combustible, mais il est préférable
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qu'il possède une grosseur de grain inférieur à 3 mm. Les clinkers obtenus suivant la présente invention (aussi bien les clinkers de ciment portland que ceux de ciment alumineux se laissent facilement concasser.
Des réparations correspondant au renouvellement du revêtement d'un four tubulaire rotatif à cimenta sont complètement supprimées et du fait aussi les arrêts de travail qui en résultent. La surveillance de travail, surtout avec le procédé de cuisson à soufflage par aspiration, est rendue très simple.
Les frais d'installation sont considérablement inférieurs à ceux d'une installation correspondante avec four tubulaire rotatif.
Dans le nrocédé suivant l'invention il est en outre possible de traiter les matières brutes, servant à la fabrication @u ciment, à une basse température de cuisson et de fusion, ou de cuire des ciments dont les points de fusion sont relativement bas, comme par exemple ceux des ciments de toutes espèces riches en oxyde de fer, par exemple du ciment Kühl ou du ciment ferro-alumineux. Dans le four tubulaire ceci n'était possible que dans une faible mesure à cause du danger de formation de loups.
Le procédé faisant objet de la présente ivention est toujours réalisé suivant les mêmes considérations, exposées plus haut, peu importe s'il s'agit de fabriquer des ciments portland de toutes espèces, nar exemple aussi du ciment portland blanc, ou du ciment alumineux ou d'autres ciments spéciaux.
Pour toutes les espèces de ciment on peut employer le même four ,avantageusement avec grille à soufflage par aspiration.
La base des matières brutes servant à la fabrication du ciment peut être constituée, au point de vue calcaire, de plâtre ou/ et de chaux et de laitier de hauts fourneaux, et/ ou de marne, et on peut employer comme composantes à teneur d'alumine ou d'oxyde de fer, soit de l'argile ,ou du laitier de hauts fourneaux, ou de la bauxite ,ou des cendres, ou des minerais de fer et analogues, ou des mélanges de deux ou de plusieurs de ces matières.
Des différences entre la fabri-
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cation du ciment portland et celle du ciment alumineux ,ou des ciments spéciaux, existent suivant l'invention uniquement au point de vue consommation de combustible et rapport de mélange des matières de départ avec le produit de retour, ces facteurs devant naturellement être adaptés à la nature des matières de départ données.
REVENDICATIONS.
I) Procédé de fabrication de cimenta de toutes espèces, par exemple de ci:lent portland, ou de ciment alumineux, ou analogues ,par cuisson des matières de départ sur des grilles fixes ou mobiles, la chaleur nécessaire àla réalisation du procédé étant produite par la combustion du combustible mélangé è la charge, au moyen d'air aspiré ou refoulé à travers la charge allumée,-caractérisé en ce que la charge'' de la grille à soufflage est constituée n'un mélange des matières de départ fines avec du produit réintroduit en procédé dit de retour et avec du combustible, ce mélange contenant sur 1 partie de matières de départ 0,8- 2,5 5 parties de nroduit de retour,
le mélange des matières de départ avec le produit de retour étant réalisé avantageusement de manière, à ce que le mélange total contienne en dessous de 30%,par exemple 10-15% d'humidité.