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" Perfectionnements apportés, ou relatifs aux procédés de traite- ment du jus de betterave sucrière "
La présente invention est relative à la fabrication du sucre de betterave, et plus particulièrement au traitement du jus de betterave brut par un composé de calcium et l'anhydride carboni- que pour clarifier le jus.
Il est d'usage depuis de nombreuses années de produire la chaux et l'anhydride carbonique pour la clarification du jus de betterave en calcinant du carbonate de calcium sous la forme de roche calcaire, dans des fours verticaux. La roche calcaire est mélangée avec du coke et calcinée, et la chaux cuite ou chaux vive (Ca 0) qui en résulte est traitée pour produire un produit propre à aider à la clarification du jus de betterave.
Dans les opérations dates "de la maison droite (straight house)", le Ca 0 est mélangé avec de l'eau de lavage provenant des filtres-presses et appelée petits jus, pour former du lait de chaux (Ca (OH)2), et est ensuite mélangé avec le jus de betterave, ce qui a pour résultat la neutralisation chimique des acides contenus dans le,)//
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jus plus une coagulation et une précipitation de la matière orga- nique et inorganique présente dans le jus, à l'état finement divi- sé. On fait ensuite passer à travers ce mélange de jus et de chaux, de l'anhydride carbonique (CO2) provenant de la calcination de la chaux avec le coke, ce qui produit la formation d'un préci- pité de carbonate de calcium, dans lequel différentes substances précipitées ou adsorbées antérieurement du jus décrit plus haut sont occluses.
La matière solide est ensuite séparée du jus par filtration après cette précipitation, et il en résulte un jus clair. Ladite matière solide précipitée qui est séparée du jus par filtration est connue sous le nom de gâteau calcaire ou de boue calcaire.
Dans un autre type d'opération, connu sous le nom de "maison (hanse) de Steffens", de la pierre calcaire et du coke sont calci- nés de la manière décrite jusqu'ici, mais le Ca 0 qui en résulte est réduit en poudre et ajouté aux mélasses dans certaines condi- tions de température et de dilution. Le produit résultant de cette mixtion de chaux et de mélasses est un produit chimique connu sous le nom de sucrate ou saccharate de calcium, c'est-à-dire une com- binaison du sucre existant dans les mélasses, et de chaux. Ce saccharate de calcium est employé ensuite dans le même but que l'hydrate de calcium est employé dans l'opération dite de la "mai- son droite", un produit résultant, à savoir du carbonate de cal- cium, sous forme de gâteau ou de boue, étant formé de la manière décrite plus haut et enlevé du jus par filtration.
D'énormes quantités de boue ou de gâteau de chaux se sont ac- cumulés dans les opérations de traitement du sucre de betterave pour la raison que, antérieurement au procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis, No 2. 194.164 de l'inventeur, accordé le 19 mars 1940, on ne savait pas comment traiter la boue calcaire pour pro- duire du CaO, conjointement avec CO2 en concentrations suffisantes, pour être employés à la clarification du jus de betterave. Des milliers de tonnes de gâteau calcaire ont résulté des opérations passées et étaient considérées simplement comme rebut, abstraction
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faite d'un certain usage , peu important, comme engrais.
Les fours verticaux sont impropres à la calcination et au grillage du gâteau calcaire, parce que ces fours requièrent un tirage ascendant intense et que seuls les grands calibres de roche calcaire peuvent y être cuits avec succès. Dans le passé, on a tenté de calciner du gâteau calcaire dans des fours à feu nu ou direct, mais le CO@ abtenu était si dilué combustion des gaz de que sa concentration était inférieu- re à celle jugée essentielle pour une carbonatation convenable du jus de betterave.
Le susdit brevet des Etats-Unis contient la description d'un procédé dans lequel le gâteau calcaire est calciné dans un four à feu indirect, et le CO2 résultant du chauffage indirect, bien que d'une concentration de loin supérieure à celle désirée pour la carbonatation du jus, est dilué avec d'autres gaz pour .pro- duire une concentration convenable. Ce procédé s'est avéré nette- ment efficace et est employé par la oessionnaire dudit brevet.
Quand on opère conformément au procédé dudit brevet, la chaux dérivée de la calcination du gâteau calcaire est traitée de la même manière que la chaux- obtenue par la calcination de la roche calcaire, pour produire de l'hydrate de calcium ou du saccharate de calcium, comme décrit ci-dessus, et ledit hydrate ou saccharate de calcium'est introduit dans le jus de betterave en même temps que de l'anhydride carbonique de concentration con- venable.
Toutefois, l'inventeur a découvert que la concentration d'an-- hydride carbonique requise pour carbonater le jus de betterave/. auquel un composé de,calcium dérivé du gâteau calcaire a été ajouté est sensiblement moindre que celle jugée précédemment nécessaire à une oarbonatation convenable du jus de betterave, et en fait elle est suffisamment faible pour permettre la calci- nation du gâteau calcaire par feu direct seul. En fait, l'inven- teur da constaté que quand le composé de calcium ajouté auus de betterave est tiré de chaux dérivée en substance entièrement de
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gâteau calcaire, des concentrations d'anhydride carbonique d'en- viron 15% à 20% sont propres à une carbonatation convenable du jus.
De si faibles concentrations .le CO2 ont été regardées antérieurement comme n'étant même pas dignes d'être prises en considération. En effet, la technique a considéré antérieure- ment une concentration de CO2 de 30% comme la limite inférieure pour une bonne carbonatation, et des concentrations supérieures ont été nettement préférées. :Dans les opérations à feu direct, une concentration de CO2 d'environ 26% a été la plus haute obte- nue, à la connaissance de l'inventeur, mais même cette concentra- tion est sensiblement plus élevée que celles atteintes habituel- lement dans les tentatives antérieures pour griller ou calciner du gâteau calcaire dans des fours à feu direct.
La découverte, selon l'invention, que la chaux dérivée de gâteau calcaire permet l'emploi de concentrations de CO2 nette- ment inférieures permet de calciner ou griller le gâteau calcaire par feu direct, ce qui précédemment a été considéré comme futile pour les opérations de fabrication du sucre de betterave. Comme cela a été indiqué plus haut, quand le composé de calcium ajouté au jus est obtenu à partir de chaux dérivée entièrement de gâ- teau calcaire, une concentration de CO2 d'environ 15% à environ 20% est suffisante pour une carbonatation satisfaisante du jus lebetterave.
L'inventeur a trouvé en outre que le composé de calcium utilisé dans le traitement du jus de betterave ne doit pas néces- sairement être obtenu en substance entièrement à partir de chaux dérivée de gâteau calcaire, afin de permettre de faibles concen- trations de CO2telles que celles qu'on peut obtenir par des opé- rations à feu direct; mais que la chaux qui est traitée pour pro- duire ledit composé de calcium peut comprendre une proportion importante dechaux provenant 1.'autres sources, telle que la chaux obtenue habituellement par la calcination de roche calcaire dans les % opérations à four vertical.
Grâce à l'expérience et aux observations de l'inventeur dans la clarification du jus de
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betterave au moyen de composés de calcium obtenus par traite- ment de chaux provenant de gâteau calcaire, et de mélangesde chaux de gâteau calcaire avec de la chaux provenant de roche calcaire, il peut déclarer qu'un mélange d'environ 75% de chaux de gâteau calcaire et d'environ 25% de chaux de roche calcaire peut être traité de la manière habituelle pour produire un composé de calcium, tel que, par exemple, le saccharate de cal- cium ou l'hydrate de calcium, qui requiert une concentration de CO2 d'environ 20% à environ 25% pour la clarification du jus de bett erave.
Quand la chaux employée pour le composé de calcium destiné au traitement du jus de betterave consiste en environ 50% de chaux de gâteau calcaire et en 50% de chaux de roche calcaire, la concentration de CO2 peut d'environ 25% à environ 28% pour une clarification satisfaisante du jus. Si la chaux de gâteau calcaire forme environ 25% de la chaux employée, le res- te étant de la chaux tirée de roche calcaire, une concentra- tion convenable de CO2 varie d'environ 28% à environ 30%.
Comme on l'a noté ci-avant, quand la chaux eonsiste entiè- rement en chaux de roche calcaire, sans aucune chaux de gâteau salcaire, la concentration minimum de CO2 est de 30%, et l'on emploie de préférence des concentrations de CO2 sensiblement plus élevées.
Les pourcentages de chaux de gâteau calcaire et de chaux de roche calcaire spécifiés i-avant sont exprimées en poids, les concentrations de CO2, d'autre part, étant, naturellement, exprimées en termes de pourcentage en volume du CO2 contenu dans les gaz appliqués à la carbonatation du jus.
L'inventeur ne professe pas une connaissance positive ou complète des raisons pour lesquelles les concentrations de CO2 étonnamment faibles mentionnées plus haut peuvent être em- ployées pour la clarification du jus de betterave quand de la chaux dérivée de gâteau calcaire est utilisée pour former l'hy- droxyde ou le saccharate de calcium employé.
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Ce résultat peut être dû, dans une certaine mesure, à l'état de division extrêmement fine fe cette chaux, à supposer même que la chaux subisse un changement d'état chimique avant l'application du CO2 gazeux. Il peut être signalé,en passant,. que la chaux produite par calcination de gâteau calcaire,après avoir été refroidie et pulvérisée dans une installation usuelle s'avère avoir une surface spécifique d'environ 3600 à environ 4200 (c'est-à-dire , centimètres carrés par gramme).
Par con- tre, la chaux obtenue par calcination de roche calcaire et pulvérisée à environ 200 mailles, comme c'est l'habitude, a une surface spécifique d'environ 1600 à 2200. En outre, la chaux dérivée per calcination de gâteau calcaire ne nécessite pas le lourd mécanisme de pulvérisation ou les pesants rouleaux broyeurs employés pour la pulvérisation de chaux De roche cal- caire, et peut être aisément pulvérisée dans le broyeur à mar- teaux ordinaire avent d'être traitée pour produire l'hydrate de calcium ou le saccharate de calcium.
La finesse de la chaux tirée du gâteau calcaire peut être attribuée au fait que le carbonate de calcium du gâteau calcai- re , étant une matière précipitée, est elle-même dans un état de subdivision extrêmement menue. En outre, dans la calcina- tion du gâteau calcaire, la chaux , ou CaO, est cuite pratique- ment au même degré de dureté dans sa totalité. Les morceaux de roche calcaire employés dans les fours verticaux, toutefois, doivent être d'un calibre réellement considérable, et les mor- ceaux ou fragment d'un diamètre inférieur à environ deux pouces, communément appelés aux Etats-Unis " spalls", sont séparées par criblage, car ils sont de nature à caler la charge dans le four et à bloquer le tirage à travers celui-ci.
Il en résulte que quand on calcine de la roche calcaire, la chaux n'est pas du tout cuite à un degré de dureté uniforme. Une partie de la chaux est sensiblement trop cuite, cependant que t'autres par- ties sont cuites incomplètement, de sorte que la dureté varie largement. En conséquence, des limites de temps diverses
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sont requises tant pour l'extinction que pour la carbonatation.
En fait, il n'est pas rare que de la chaux de roche cal- caire varie quant à la durée de l'extinction, de la quasi instantanéité à une durée de plusieurs heures, d'où résultent des réactions totalement différentes dans les réservoirs de carbonatation quand elle est employée dans les opérations de, la maison de Steffen. Le point final de la carbonatation,ou le point où la floculation et la coagulation de la matière se produisent, est indistinct, et dans certains cas c'est une opération de longue durée . En contraste, le point final est net et distinct quand de la chaux finement divisée et cuite uniformément , provenant de gâteau calcaire est utilisée pour produire l'hydroxyde de calcium ou le saccharate de cal- cium employé pour déféquer le jus.
Comme cela a été exposé plus haut, d'inveteur a constaté que quand de la chaux de gâteau calcaire doit être employée dans la clarification du jus de betterave, le'gâteau calcaire peut être calciné dans un four à feu direct, et que les concen- trations de CO2 obtenues par ce procédé peuvent être appliquées 0 'une manière satisfaisante à la carbonatation du jus de batte- rave, en particulier quand la chaux de gâteau calcaire forme une proportion suffisante de la chaux utilisée pour la clari- fication.
Le four employé peut, par exemple, être du type à soles multiples, tel que celui représenté dans le brevet 2.194.164 accordé à l'inventeur aux Etats-'Unis.mais après remplacement des soles à moufle par des soles à feu direct. Ou bien, on peut utiliser. un four rotatif à feu direct du type employé pour la fabrication de ciment portland. Tout autre four conve- nable à feu direct peut être employé. 'Le pétrole, le gaz ou n'importe quel autre combustible clésirê peut être employé. Le gâteau calcaire peut évidemment être chauffé pour être séché dans n'importe quelle mesure désirée, avant la calcination.
Quand la chaux employée pour la clarification du jus de
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betterave contient une proportion de chaux de gâteau calcaire insuffisante à permettre l'emploi de concentrations de CO2 obte- nues au moyen d'un four à feu direct pour la carbonatation du jus de betterave, les gaz provenant du four vertical dans le- quel la chaux de roche calcaire est produite, peuvent être mélangés avec les gaz provenant du four à feu direct pour éle- ver la concentration de CO2 à la valeur convenable. Dans la production de chaux de roche calcaire dans les fours verticaux, utilisant du coke comme combustible, on obtient habituellement une concentration de CO2 d'environ 33-36%.
D'autre part, la concentration maximum de CO2. dont l'inventeur a connaissance, qui peut être obtenue dans un four à feu direct est d'environ 26%. quand on emploie le pétrole comme combustible; les con- centrations de CO2 dans les fours à feu direct étant encore plus faibles quand le combustible est du gaz. Si, par exemple, la chaux employée contient seulement, 25% (en poids) de chaux de gâteau calcaire, le CPO2 provenant du four à feu direct peut être amené à la concentration convenable (environ 28-30%) par mélange des gaz de ce four avec ceux du ou des fours verticaux dans lesquels la chaux de roche calcaire est obtenue.
Il està noter que même l'emploi de petits pourcentages De chaux de gâteau calcaire avec de la chaux de roche calcaire permet d'acheter moins ;le roche calcaire et donne lieu à une plus grande économie . La possibilité d'employer des fours à feu direct pour calciner le gâteau calcaire permet aussi d'éviter la dépense de soles à feu indirect. Et, même lorsque la propor- tion de chaux de roche calcaire par rapport à la chaux de gâ- teau calcaire dans la chaux employée pour la clarification du jus est voisine de 3 à 1 ou davantage, ce qui requiert une plus grande concentration de CO2 pour la carbonatation du jus que celle obtenue dans les fours à feu direct, cette concentra- tion peut être élevée à la valeur désirée par mixtion des gaz du ou des fours à feu direct avec ceux du ou des fours verti- caux dans lesquels la roche calcaire est calcinée.
La mixtion
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de ces gaz des deux sortes de fours peut, évidemment, être ef- fectuée pour des proportions de chaux de gâteau calcaire supé- rieures à 25% et est généralement avantageuse qu and le pour- oentage de chaux de gâteau calcaire employé ne. dépasse pas envi- ron 50% en poids de la quantité de chaux utilisée dans l'opéra- tion de clarification.
Même pour des pourcentages de chaux de gâteau calcaire un peu supérieures à 50%, une mixtion de ce genre peut être avantageuse, et en particulier quand un combus- tible autre que le pétrole est employépour le chauffage du four à feu direct,
Les termes et expressions employés plus haut sont employés comme termes de description et non de limitation et l'inven- teur n'a aucunement llintention, en employant ces termes et expressions , d'exclure tous équivalents généralement quelcon- ques des caractéristiques exposées et décrites ou des parties de celles-ci, mais il reconnait que diverses modifications sont possibles dans le cadre de l'invention revendiqueére.
REVENDICATIONS.
1. Un procédé de traitement de jus de betterave sucri ère, caractérisé par le traitement d'oxyde de calcium pour produire un composé' de calcium propre à la défécation de ce jus de bette- rave, environ 25% à environ 100% en poids de cet oxyde de cal- cium étant dérivé de la calcination de gâteau calcaire,par l'introduction de ce composé de calcium dans ce jus, et l'in- troduction dans ce jus de gaz ayant une concentration d'anhy- dride carbonique inférieure à 30%, et préférablement comprise entre environ 15% et environ 28%.