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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA CALCINATION DE LA PIERRE A CHAUX ET ANALOGUES
DANS UN FOUR A CUVE.
Dans les fours de construction connue, par exemple dans les fours à cuve, fours rotatifs ou installations de frittage, il est diffi- cile de calciner ou de fritter bien régulièrement les matières premières comme la pierre à chaux, la magnésite, l'argile, la pierre magnétique, particulièrement lorsqu'elles sont en petits morceaux. Même avec une sé- paration et une répartition appropriées, dans le four à cuve, de la ma- tière èn gros et en petits morceaux, on ne peut arriver à une réparti- tion parfaite de l'air comburant ou des gaz combustibles, éventuellement de l'huile, dans la section de la cuve. L'air ou le gaz, dans leur ascen- sion, prennent constamment le chemin de moindre résistance.
En conséquen- ce, on n'arrive pas à amener partout la quantité appropriée d'air comburant ou de gaz combustible qui convient à la grosseur de la matière première; on ne peut donc obtenir une combustion et une cuisson régulières.
L'invention concerne un procédé permettant de sécher,-calci- ner et fritter la pierre à chaux et analogues, particulièrement lorsque la matière première est en petits morceaux; avec ce procéde, ces inconvé- nients sont évités. La nouveauté consiste en ce que la matière est triée et répartie, suivant les grosseurs de morceaux, dans des fours à cuve de section rectangulaire, de telle sorte qu'elle remplit le four en couches composées de morceaux de grosseur croissante, qui sont disposées l'une der- rière l'autre en direction du grand côté du four, et que la matière est calcinée par l'air comburant ou les gaz de combustion pénétrant en direc- tion horizontale par la grande face du four; ces gaz pénètrent par la face du four contre laquelle se trouve la matière dont les morceaux sont les plus gros.
Du fait que le gaz de combustion chaud pénétrant dans le four passe d'abord sur la matière en gros morceaux, la traverse, atteint les morceaux de grosseur moyenne avec un-.certain refroidissement, et n'atteint les petits morceaux qu'après un nouveau refroidissement, on a la possibi-
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lité de calciner tout à fait régulièrement une matière première en gros et petits morceaux, et cela avec une faible consommation de combustible.
On doit, pour cela, choisir la largeur de la cuve rectangulaire de telle sorte que le combustible ou le gaz soit utilise au maximum; lorsque le gaz d'échappement quitte le four. La largeur, pour ce choix, dépend du temps pendant lequel la matière première doit ou peut être calcinée et dépend de la température admissible pour la calcination.
On a une grande latitude pour la mise en action et le réglage du four en choisissant, suivant le but à atteindre,le nombre des couches de matière première qui pont telles que la grosseur des morceaus soit uniforme dans chacune d'elles, mais différente d'une couche à l'autre; on peut également choisir l'épaisseur de ces couches, régler de, l'extérieur la température de cal- cintin et agir sur la vitesse de traversée dans la matière première; ainsi, on peut obtenir une cuisson régulière de cette matière premiè- re, particulièrement lorsqu'elle est composée de morceaux de grosseurs différentes et partiellement de petits morceaux.
La longueur de la sec- tion rectangulaire du four, par sa dimension, influe seulement sur la capa,cité de production du four et est choisie d'après elle
Lorsque la traitement thermique s'effectue par mélange avec un combustible,ce dernier est additionné à la matière seulement après le triage, et lors de ce mélange la quantité et la grosseur du combusti- ble, ainsi ajouteaux couches unitaires dont les morceaux sont de gros- seurs différentes, sont déterminées de telle manière qu'une surchauffe de la matière dans ces couches unitaires soit absolument impossible.
Au moyen d'un ventilateur., on amène l'air réchauffé par la matière traitée située dans la zone froide, on évacue les gaz chauds de la zone de combustion et on fait circuler ces gaz dans- la zone de réchauf- fage. En outre, on peut disposer entre le four et le ventilateur un ré- chauffeur d'air pour utiliser la chaleur des gaz d'échappement, par exem- ple par réchauffage de l'air comburant. Pour régler la température de calcination, on peut, suivant les cas, ramener dans la zone de combustion une certaine quantité des gaz d'échappement qui est mélangée avec l'air comburant ou éventuellement avec les gaz combustibles.
Suivant l'invention, on obtient une utilisation de la cha- leur particulièrement bonne et un fonctionnement sur du four par le fait que les gaz traversent l'une après l'autre la zone de refroidissement, la zone de combustion et la zone de réchauffage, et qu'ils pénètrent dans chaque zone par le côté du four où se trouve la matière en morceaux les plus gros. De cette manière, contrairement à ce qui se passe avec le chemin habituel en zig-zag des gaz, on obtient une différence de pres- sion particulièrement faible entre les zones superposées du four, et un courant violent direct des gaz dans la cuve elle-même se trouve largement évité. Ce mélange peut en outre être empêché par le fait que la dis- tance séparant les unes des autres les zones unitaires est choisie plus grande que la largeur de la cuve.
Pour la mise en oeuvre de ce principe de l'invention, on peut par exemple associer ensemble trois fours à cuve, ou davantage, de telle sorte que l'air comburant ou les gaz combustibles sont aspirés à travers la zone de refroidissement d'un premier four et sont réchauffés par la matière calcinée qui s'y trouve, pour calciner la matière contenue dans la zone de combustion d'un second four, et finalement,en tant que gaz d'échappement, réchauffer la matière qui se trouve dans la zone de réchauffage d'un troisième four.
Le courant des gaz à travers les zones unitaires peut alors être réglé par un seul ventilateur disposé à la sortie des gaz de la zone de réchauffage; on peut aussi seconder l'action d'un tel ventilateur, et en même temps réduire les différences de pression dans le four, sur le chemin d'écoulement, par exemple en plaçant une soufflerie à l'entrée de l'air comburant dans la zone de refroidissement.
Il est recommandé de décharger la matière traitée, à la sor-
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tie inférieure du four, de préférence en direction de la longueur de la section de la cuve, de manière que les couches séparées suivant la gros- seur des morceaux restent maintenues pendant toute la marche du four.
Suivant un mode de réalisation préfér.é de l'invention, on prévoit à l'extrémité supérieure du four à cuve un certain nombre de compartiments pouvant s'ouvrir vers l'intérieur de ce four et recevant la matière triée suivant la grosseur des morceaux; les parties inférieures de ces compartiments restent alors constamment remplies avec une certaine quantité de matière à traiter, de manière à maintenir exactement la répar- tition des grosseurs de morceaux sur toute la section de la cuve au cours de la descente graduelle de cette matière.
En outre, on peut disposer au-dessus du four une installation de tamisage pour trier la matière arri- vant d'un silo, par exemple suivant des morceaux de trois grosseurs dif- férentes; on peut ensuite installer des toboggans pour conduire la matière, qui se trouve sur les différents,tamis, dans les compartiments respectifs.
Bien entendu, la matière triée suivant grosseurs peut aussi provenir de différents silos ou analogues pour être conduite aux compartiments respec- tifs.
Il est recommandé de prévoir des parois mobiles pour pouvoir faire varier la grandeur des compartiments suivant la proportion des mor- ceaux de chaque grosseur se trouvant dans la matière et suivant les néces- sités de la marche du four. De cette manière, on peut influencer comme on le désire le brûlage ou la cuisson des différentes couches.
Pour évi- ter les troubles dans la marche du four lors de sa charge ou de sa dé- charge, on prévoit en haut et en bas de ce four deux vannes, clapets ou analogues séparés et disposés l'un au-dessus de l'autre; de cette manière, lorsque le passage supérieur est ouvert, une quantité de matière arrive dans l'espace intermédiaire entre ces deux passages, tandis que lorsque celui d'en haut est fermé, celui d'en bas étant ouvert, la matière se trouvant entre ces deux passages peut être chargée ou déchargée bien que le four reste sans communication avec l'air.
Pour être assuré d'obtenir des couches séparées suivant grosseurs dans l'ensemble du four, il est recommandé de disposer des cloi- sons de séparation entre les différentes couches dans la partie inférieu- re de la cuve, ces cloisons correspondant aux cloisons intermédiaires de la partie supérieure de cette cuve.
La fermeture inférieure du four à cuve peut être constituée par une plaque, disposée au-dessous de la sortie de la cuve, et portant un poussoir, ou être constituée par un dispositif mécanique (transporteur à chaîne), grâce auquel la matière arrivant à la sortie est extraite ré- gulièrement. Il est recommandé de faire travailler le poussoir ou le dispositif mécanique suivant la direction de la longueur de la section de la cuve, et de les rendre réglables d'après la largeur des couches uni- taires, ou de les prévoir en plusieurs parties, de sorte qu'en cas de besoin la matière d'une couche trop fortement calcinée puisse être dé- chargée seule.
L'invention est représentée sur les dessins suivant diffé- rentes formes de réalisation. Sur ces dessins :
La figure 1 représente un four à cuve, suivant l'invention, en coupe longitudinale, les figures la et 1b montrant respectivement des coupes transversales suivant B B et C C;
La figure 2 représente un four à cuve légèrement modifié en coupe longitudinale, la figure 2 . montrant une coupe transversale suivant A A ; et
La figure 3 montre schématiquement trois fours conformes aux figures 1 et 2 et associés ensemble.
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Le four à cuve 1 a une section rectangulaire comprenant les petits côtés 2 et les grands côtés 3. La matière introduite en haut dans le four à cuve traverse l'une après l'autre la zone de réchauffage 1, la zone de combustion et de calcination II et la zone de refroidissement III, pour être déchargée du four par le bas. La matière est calcinée dans la. zône II par de l'air comburant ou des gaz combustibles introduits ho- rizontalement en 4. Les gaz de combustion quittent le four en 5. Sui- vant un procédé connu, l'introduction des gaz en 4 peut être assurée à travers des fentes qui sont disposées comme des tuyères; mais on peut également prévoir, du côté de l'entrée, une fente d'introduction s'éten- dant sur toute la longueur de la section droite du four; en outre, une chambre de combustion peut être disposée avant les fentes.
La matière qui se trouve dans la zone I peut, suivant un procédé connu, être réchauf- fée par un courant, introduit en direction horizontale, d'air ou de gaz chauds Pareillement, on peut amener un flux d'air à travers la matière calcinée qui se trouve dans la zone III, pour enlever la chaleur qui s'y trouve, et qui est restituée dans un réchauffeur d'air (récupérateur) ou immédiatement dans la zone de calcination II ou dans la zone de ré- chauffage I.
L'extrémité supérieure du four à cuve.,est divisée en com- partiments unitaires par des cloisons 6 ; sont disposés l'un derrière l'autre si on les regarde suivant la direction transversale de la cuve.
A titre d'exemple, trois compartiments de ce genre sont prévus sur le dessin; leur largeur est sensiblement la même; mais on peut également, si on le préfère, utiliser un autre nombre de compartiments, et la lar- geur peut,varier de l'un à l'autre. Les compartiments ménagés entre les cloisons 6 sont ouverts vers l'intérieur de la cuve, alors qu'ils peuvent être fermés vers le haut par une vanne 7 et à peu près en leur milieu par une autre vanne 8. Pour le chargement du four, la vanne 7 étant tirée, la matière qui s'écoule d'un silo est triée en morceaux de trois grosseurs sur le tamis à secousses 9 et arrive par les trois toboggans 10 dans les compartiments unitaires 11,12 et 13.
Dès que ces derniers sont suffi- samment remplis de matière brute, la vanne 7 est fermée et la vanne 8 est tirée, de sorte que la matière, séparée en morceaux de grosseurs diffé- rentes, tombe dans la partie inférieure des compartiments et de là glis- se progressivement dans la cuve, dans la masse constituant la charge du four. Par suite de cette disposition, la matière conserve cette séparation en couches de grosseurs différentes pendant son trajet dans l'ensemble du four.
Dans la partie inférieure de la cuve sont prévues des cloi- sons séparatrices 14, qui correspondent aux cloisons supérieures 6, et qui séparent l'une de l'autre, à l'extrémité inférieure du four, les cou- ches dont les morceaux sont de grosseurs différenteso En dessous du dis- positif de décharge, le four est fermé par deux vannes 16, 17 installées l'une au-dessus de l'autre; elles limitent un espace qui, suivant une disposition connue, peut être vidé alors que la communication du four avec l'air est fermée.
La décharge de la matière traitée à l'extrémité inférieure du four est commandée, dans le mode de réalisation représenté sur la fi- gure 1, par un ou plusieurs dispositifs mécaniques ou transporteurs à chaîne 15, disposés au-dessous de la sortie de la cuve. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, on a prévu, au-dessus d'une pla- que 19, des poussoirs 18 disposés sous la sortie de la cuve pour l'éva- cuation de la matière.
Les transporteurs 15 et les poussoirs 18 travaillent, avec les dispositions représentées, suivant la direction des grands côtés 3 de la section de.la cuve. Suivant la largeur des couches unitaires, ils peuvent être déplacés latéralement ou sont en plusieurs parties, de sorte que suivant les besoins, seule la matière d'une couche qui se trouve trop
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calcinée peut être extraite.
Pour assurer une bonne utilisation de la. chaleur et une marche régulière du four, les gaz traversent l'une après l'autre la zone de refroidissement, la zone de calcination et la zone de réchauffage.
L'écoulement des gaz peut alors être assuré par un seul ventilateur, qui est disposé à la sortie des gaz de la zone de réchauffage. Les gaz, avec la disposition représentée, pénètrent chaque fois, par le côté du four à cuve, dans les zones unitaires de traitement où se trouve la matière en gros morceaux.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, l'air pénètre en 20 dans la zone de réchauffage et est aspiré de là transversalement par le côté largeur de la cuve vers le compartiment 21; de là, il parvient par un canal de liaison 22 à un compartiment de combustion 23 qui se trouve sur le côté opposé du four; après avoir été, suivant le cas, mélangé avec un gaz combustible ou avec de l'huile, il passe au compartiment 24 à travers la zone de calcination II de la cu- ve.
De là, le gaz est aspiré par le canal 25 vers le compartiment 26, puis de ce dernier vers le ventilateur 27 à travers la zône de réchauf- fage 1 Avec le chemin d'écoulement décrit, la différence de pression des zones superposées, de chaque côté du four, est relativement faible, de sorte que des courants de gaz longitudinaux indésirables dans lé four sont largement évités.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figuré 3, trois fours à cuve sont combinés ensemble, et de telle manière que la, zone de calcination II du four I est en liaison immédiate avec la zone de réchauffage I du four II par un passage 28, tandis que les gaz arrivant de la zone de refroidissement III du four I vont, par un compartiment de liaison 30, immédiatement dans la zone de calcination II du four II et de là par un compartiment de liaison 31 vers la zone de réchauffage I du four III, d'où ils sont aspirés par le ventilateur 32. De même, la zône de refroidissement III du four II est reliée à la zone de-calcination II du four III par le compartiment 33, et ainsi de suite.