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Mémoire descriptif à l'appui de la demande de brevet pour : "PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA GRANULATION DES MATIERES FINES PAR ADHERENCE A DES NOYAUX HUMIDES EN MORCEAUX."
Dans le traitement des matières finement granulées, - comme les minerais de flottation, la farine brute de ciment de toute espèce, les poussières de gaz ou 'de fumées, et analogues, - dans les appareils à insufflation, par exemple dans les appareils Dwight et Lloyd, il est nécessaire de préparer les matières avant leur traitement dans l'appareil à insufflation.
A cet effet, on les soumet d'abord à une agrégation en grumeaux, ou on les mélange avec une matière plus grossière par exemple avec un produit de retour fritté, par laquelle il faut entendre la partie, - sous forme de morceaux menus, - qui est éliminée, à une grosseur de grain infé- rieure à 10 m/m, par tamisage des produits frittés, après décharge- ment de ces derniers de la grille de frittage, ou ce produit
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fritté concassé à la dite grosseur de grain .Avec cela, il est avantageux de donner au mélange une certaine teneur en humidité, afin d'empêcher l'entrainement des particules fines par l'air de soufflage.
Dans le cas de préparation d'une charge en matières fines et en matières additionnelles plus grossières, on a procédé jusqu'ici de telle manière, qu'on introduisait la matière fine avec les matières additionnelles et avec l'agent humidifiant simultanément dans le dispositif mélangeur. Ceci entraînait toutefois l'inconvé- nient que le mélange ne devenait pas homogène. La matière addition- nelle sous forme de morceaux menus ne se répartissait pas unifor- mément dans la matière fine ou pulvérulente. Cette dernière s'a- grégeait partiellement à elle-même, ae sorte qu'il- se formait dans la charge à traiter par insufflation, des endroits, qui en- trainaient l'obtention d'un produit inégalement et imparfaitement fritté.
Ainsi par exemple les agrégations, ou pelotes, des mine- rais sulfurés de flottation n'étaient qu'imparfaitement désulfu- rées lors de leur grillage frittant; les agrégations plus ou moins importantes des matières brutes de ciment restaient, après le soufflage, encore partiellement crues, de sorte qu'il en résultait dans le produit fini des endroits à des états inégaux dépréciant la qualité de ce dernier.
On connait bien une série de procédés servant à transformer la farine brute de ciment en boules, ou pelotes, grandes ou petites, afin d'approprier ainsi la farine brute à la cuisson, ou au frit- tage, dans les fours à cuve. De même les minerais fins ont été préparés de la même manière pour le traitement dans le four à cuve.
Par exemple, les matières brutes de ciment ont été transforméespar d'eau addition/ en une pâte qu'on laissa sécher dans des tambours. Il en résulta la formation de petits morceaux. Un grossissement de ces petits morceaux fût obtenu par une ajoute ultérieure de matières brutes. Suivant un autre procédé la farine brute de ciment, à laquelle on pouvait déjà mélanger le combustible, fût transformée dans un mélangeur à, vis, sous addition d'eau, en petites pelotes, qui acquérirent ensuite, par l'ajoute de farine brute sèche, sous
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humeotation ultérieure, la forme de pelotes plus grandes ou de corps sphéroïdaux.
Enfin, il a été déjà proposé d'ajouter à une pâte liquide de farine brute de ciment et de combustible, dans un tambour mélangeur, des quantités ultérieures de farine brute sè- che et le cas échéant aussi du combustible, de manière à ce que, lors du traitement ultérieur, il en résulta les corps désirés en forme de pelotes ou de boules.
Cependant, ces procédés sont en défaut lorsqu'on veut les employer pour amener par insufflation des matières finement gra- nulées ou pulvérulentes à un état de granulation approprié au frittage. Même si l'on parvenait à obtenir des boules ou pelotes suffisamment petites pour le traitement par insufflation, les grains, constitués uniquement de matières finement granulées ou pulvérulentes, se désagrégeraient partiellement lors du traitement thermique. Du fait la perméabilité aux gaz de la couche de la charge serait diminuée et les pertes par entrainements de pous- sières seraient augmentées, d'une manière inadmissible.
De plus, par la formation connue d'une enveloppe en farine brute de ciment autour de morceaux de coke humectés, dans un tambour mélangeur, dans lequel la farine brute de ciment est ajoutée par portions aux morceaux de coke, on pourrait parvenir, en cas d'uti- lisation de coke en morceaux suffisamment petits, à une granula- tion traitable à la rigueur par frittage. Mais dans ce cas le frit- tage durerait très longtemps et devienarait non uniforme; car l'air et la phaleur nécessaires à l'allumage devraient traverser, - afin de parvenir jusqu'au noyau de coke,- l'enveloppe assez étanche et mauvaise conductrice de chaleur. Le processus de combustion et la transmission de chaleur au coke et du coke à la matière à fritter, sont donc fortement entravées. La durée de soufflage est corres- pondemment augmentée.
En outre ce procédé ne pourrait avoir un succès que dans le cas, où l'on emploierait le coke à une grosseur de grain uniforme et encore assez grande. Or, du combustible à une telle grosseur de grain est impropre au frittage par insufflation.
Pour ce dernier, il est particulièrement avantageux d'employer du combustible d'une grosseur de grain inférieure au moins à 3m/m,
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la majeure partie de ce combustible pouvant être à l'état de pous- sière.
Suivant l'invention la préparation de la matière fine, des- tinée à être frittéepar insufflation, consiste en ce qu'on fait adhérer à un noyau, que l'on soumet à une humectation, la matière fine sous forme d'une couverture ou d'une enveloppe. Cependant on choisit en qualité de noyau, des morceaux menus constitués de ma- tières qui, lors du frittage, ne subissent plus de changement es- sentiel dans leur composition chimique, par exemple des produits de retour qui se prêtent très bien à ce but. Le combustible entre alors,- lorsqu'il est mélangé simultanément avec la matière fine aux matières constituant le noyau, - dans la couverture ou l'envelop- pe. Il est encore plus avantageux d'ajouter le combustible seule- ment après l'achèvement de la granulation, parce qu'il se répartit alors principalement entre les grains distincts.
Lorsque la granulation est réalisée de cette manière, l'air insufflé peut facilement parvenir au combustible réparti suivant une grande surface. ]le même, l'allumage du combustible ne pré- sente aucune difficulté. En outre, il n'est pas nécessaire que le frittage ou le grillage, ou la cuisson, pénètre jusqu'au centre de chaque grain, vu que le noyau de chaque grain est constitué, par exemple en cas d'emploid'un produit de retour, d'un produit de frit- tage, ou de grillage, ou de cuisson, fini. Le frittage d'une matière préparée suivant l'invention se produit conséquemment très rapide- ment et d'une manière extrêmement uniforme, même lorsque la matière est d'une granulation très fine.
Dans le dosage des quantités d'eau servant à l'humectation des noyaux, on tient avantageusement compte de la nature particulière des noyaux et de la matière à granuler. Dans la granulation de la farine brute de ciment par exemple, une teneur en humidité, des grains finis, de 15% et moins, par exemple descendant jusqu'à en- viron 6%, s'est montrée particulièrement avantageuse. En général, il est recommandable de doser l'appoint d'eau de manière, à ce que le mélange fini ne contienne pas plus de 20% d'humidité.
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On peut ajouter à l'eau, ou avec l'eau, encore des matières qui favorisent l'adhérence des particules distinctes de la ma- tière fine entre elles et aux noyaux, par exemple de la liqueur sulfite, de la colle, des sels métalliques, des solutions de sels et analogues.
Le produit granulé suivant l'invention peut être soumis au traitement ultérieur à l'état séché ou non séché. Par exemple, de la farine brute de ciment, granulée suivant l'invention, peut être libérée plus ou moins parfaitement de l'eau d'humectation, avant la cuisson sur la grille à insufflation, par séchage, par exemple au moyen de gaz chauds, provenant du processus de frittage lui même,(ou autrement disponibles), en pouvant ainsi réaliser, par exemple simultanément une utilisation de la chaleur perdue.La solidité des grains n'en est, non seulement, pas diminuée, mais gonsidérablement augmentée,surtout lorsque l'eau avait été addition née de matières agissant comme liants.
Mais en général on peut aussi se passer du séchage, et sou- vent le traitement ultérieur direct. de la matière granulée sui- vant l'invention, sans séchage intercalé, constitue le chemin @ technique le plus avantageux:
Le procédé de préparation suivant l'invention est réalisé de la manière suivante :
Les matières ------------ granulées constituant les noyaux,- par exemple le produit cuit provenant d'une charge antérieure, d'une grosseur de grain inférieure à 6-10 m/m, dit produit de re- tour, - sont intimement mélangées avec la quantité totale de l'a- gent d'humectation nécessaire, par exemple avec de l'eau, dans un dispositif mélangeur usuel à cette fin. Ce n'est qu'ensuite seulement que la matière fine, à fritter, est ajoutée au mélange.
L'addition de la matière fine peut se faire par portions , ou de manière continue. Il est par exemple avantageux de saupoudrer la matière granulée et humectée--, dans un dispositif mélangeur, au moyen de la matière fine, débitée de manière continue.
Un avantage ultérieur de l'invention réside dans le fait, que les matières fines n'entrent plus en contact avec des quantités
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de liquide relativement grandes,- comme cela existait jusqu'ici,- et ce avant d'être réparties dans les autres matières, mais qu'elles arrivent à l'état sec entre les matières additionnelles -------- granulées et humides, qui, en vertu de leur hu- midité, retiennent les matières fines à leur surface. Les ma- tières additionnelles sont ainsi enrobées uniformément dans la matière fine. Un amassement des particules fines en agrégation relativement grandes (formation de pelotes) devient ainsi impos- sible.
A la réalisation du procédé suivant l'invention se prêtent, par exemple, les dispositifs représentés schématiquement aux figures 1 à 3 du dessin annexé.
La figure 1 représente deux tambours mélangeurs 1 et 2 montés en série. La matière destinée à former les noyaux qui se- ra appelée dans la suite brièvement matière-noyau,-par exemple un produit de retour fritté,- est débitée de manière continue à l'aide d'une bande transporteuse 1 et d'une trémie de charge- ment 3, dans le tambour 1 . Dans le tambour 1 est prévu un dis- positif d'arrosage 4 ,au moyen duquel la matière-noyau, par exemple un produit de retour, est humectée à l'eau, en étant amenée à la teneur nécessaire d'humidité. Après que la rotation du tambour à provoqué une répartition uniforme de l'humidité sur la matière-noyau granulée, cette dernière passe par le cou- loir incliné 5bdans le tambour mélangeur 2.
Pendant que la ma- tière-noyau humectée se déplace dans le couloir 5, la matière fine, - par exemple la farine brute de ciment, le minerai pulvé- rulent, ou analogue,- est débitée par la bande transporteuse 6 dans une trémie située au dessus du couloir incliné 5, et tombe de cette trémie sur la matière-noyau: Ensuite la matière-noyau et la matière fine subissent dans le tambour 2 un mélange éner- gique, et en sortent sous une forme granulée, ou de grumeaux, -- ou de petits morceaux, qui se prêtent d'une manière excellente au procédé de frittage par insufflation.
La figure 2 représente un autre exemple de réalisation de l'installation mélangeuse. Ici le dispositif 8,servant à lthu-
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mectation des noyaux, se joint directement au tambour mélangeur
9 qui possède un diamètre légèrement supérieur. La matière fine, venant d'une trémie 11 ,est introduite dans le tambour 9, au moyen d'un transporteur à vis 10 ou d'un convoyeurvibro ¯¯¯¯¯¯¯¯,Le fond de ce transporteur, ou de ce convoyeur, est avan- tageusement muni de trous, ou est constitué à la manière d'un tamis, de sorte que la matière fine tombe sur les noyaux humectés à l'état dispersé, par exemple sous forme d'une pluie fine.
La matière granulée finie passe ensuite, - similairement à ce qui se passe dans l'installation suivant la figure 1, - du tambour mé- langeur dans une trémie 12, de laquelle elle est dirigée, par la bande transporteuse 13, vers le lieu de destination.
Lorsque la matière fine comprend plusieurs composantes,par exemple de la farine brute de ciment et du combustible, on peut utiliser également le dispositif suivant les figures 1 et 2, en amenant le mélange des composantes fines sur la bande transpor- teuse 6, ou par le transporteur à vis, ou le convoyeur vibro, dans le tambour mélangeur. Dans certains cas cependant, il peut être avantageux d'amener les différentes oomposantes de la ma- tière fine séparément dans le tambour mélangeur. On emploie alors avantageusement plusieurs transporteurs à vis, ou convoyeus vibro pour l'introduction des dites composantes dans le tambour mélangeur, comme représenté à la figure 3, - par exemple, en cas de granulation de farine brute de ciment, la farine brute est débitée dans le tambour mélangeur 9 par le transporteur à vis 14 et le combustible par le (convoyeur vibro, 15.
Ceci offre l'avan- tage que le combustible se dépose à la surface des grains dis- tincts, en pouvant ainsi être brûlé dans la suite le plus rapi- dement et le plus complètement sur la grille à insufflation.
Lorsque la matière comprend plus de deux oomposantes, il est naturellement aussi possible de prévoir un nombre de dispositifs dechargement correspondant à celui des composantes.
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Les dispositifs servant à l'introduction de la matière- noyau dans le tambour 8 suivant les figures 2 et 3, peuvent être les mêmesque dans la figure 1.
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Dans certains cas, il est possible de réaliser des avantages, souvent remarquables, en prenant certaines mesures spéciales lors de la préparation du mélange. Dans la cuisson du ciment portland et du ciment alumineux et aussi d'autres ciments,par exemple du ciment blanc, et analogue, on obtient par exemple un produit de très grande valeur, lorsqu'on se tient, dans sa pré- paration, à des rapports de mélange spéciaux entre les matières fines de départ et le produit de retour. Sur 1 partie de matières de départ fines il est avantageux d'employer 0,8-2,5 parties de produit de retour, les teneurs inférieures en produit de retour concernant la fabrication du ciment alumineux.
Avec cela on a avantageusement soin à ce que le mélange tout préparé ( inclusi- vement le combustible) contienne, comme déjà mentionné plus haut, moins que 20%, par exemple de 6-15%, d'humidité. Lorsque le mé- lange de la charge pour la grille à insufflation est préparé de cette manière, il acquiert un état qui assure un passage particu- lièrement uniforme à l'air d'insufflation au travers de la charge.
La teneur optimum en humidité a, dans ce cas, pour effet d'empe- cher ,durant le soufflage, la désagrégation des grains formés par mélange et de renare la consommation de chaleur du procédé encore plus avantageuse.
Lors du traitement ultérieur sur la grille à insufflation il est recommandable de tenir compte de la nature du mélange de la charge, préparé suivant l'invention, par l'application de mesures appropriées. Ainsi par exemple, il est avantageux d'adap- ter la hauteur de la charge sur la grille à insufflation à l'état granulé, ou de grumeaux, de la charge, afin d'atteindre une per- méabilité particulièrement bonne et uniforme.par rapport à l'air.
La hauteur de la charge sur la grille ne doit pas 'être trop élevée.
Il est recommandable de la tenir en dessous de 40cm. Les meilleurs résultats au point de vue valeur du produit et rendement fûrent obtenus avec des hauteurs de charge situées entre 20 et 30 cm.
De même la pression ou la dépression à laquelle l'air de combustion est conduit à travers la charge, joue en certain rôle. En cas
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de soufflage par aspiration, la dépression dans les boites d'as- piration situées sous la grille, doit être inférieure à I20 cm de colonne d'eau.
Dans certains cas, il peut être avantageux de charger sur la grille à insufflation deux ou plusieurs couches, chacune de ces couches contenant la matière brute, le produit de retour et le combustible en quantités et en rapports de poids différents.
Puisque, par exemple en cas de soufflage par aspiration, les couches inférieures de la charge sont mieux préchauffées, elles peuvent contenir moins de combustible, ou moins de produits de retour, et on parvient ainsi à économiser encore un peu de com- bustible.
Le combustible n'a pas besoin d'être moulu. Mais il doit avoir, si possible, une grosseur de grain inférieure à 3 m/m.
L'expression "fritter" respectivement "frittage " est employée dans la présente spécification également dans le sens de "agglutiner" "agglutination " et "agglomérer ","agglomération
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R E V E N D I Q A T I 0 N S
I) Procédé de granulation de matières fines par adhérence de ces matières à des noyaux humectées, en forme de morceaux, caracté- risé en ce qu'en vue d'une préparation des matières fines, - comme les minerais de flottation, la farine brute de ciment, les poussiè- res de gaz ou de fumées, et analogues au procédé de frittage ou de grillagé ou de cuisson -car insufflation, des noyaux en forme de pe- tits morceaux, constitués d'un produit de retour ou des matières ad- ditionnelles similaires d'une granulation grossière sont recouverts,- par exemple par saupoudrage sur les noyaux humectés,-d'une couche, ou enveloppe,de matières fines,
ou de matières fines et de combus- tible.