<Desc/Clms Page number 1>
On peut préalablement chauffer du ciment brut, de la chaux, ,du minerai ou autre destiné à être calciné ou fritté dans un four rotatif en faisant passer de haut en bas des gaz chauds provenant du four à travers la matière tandis qu'elle se déplace sous forme d'un lit sur un support penné- -able aux gaz. Le degré de chauffage préalable peut être tel
<Desc/Clms Page number 2>
que la matière est en partie calcinée ou frittée avant de pénétrer dans le four.
Jusqu'à présent, le moyen le plus simple de réaliser ce procédé de chauffage des matières consiste à charger la matière fraîche sur une extrémité d'un support, puis à décharger la matière préalablement chauffée de l'extrémité opposée du supportdans un four rotatif. Cependant, au voisinage de la première extrémité du support, à l'endroit où la matière est froide et souvent humide, les gaz cèdent une telle quantité de chaleur que larsqu'ils passent à travers le support leur température est très basse. Toutefois, à l'extrémité opposée, la totalité de la matière préalablement chauffée doit posséder la température élevée à laquelle elle doit être chargée dans le four.
Par conséquent, les gaz situés sous cette extrémité du support possèdent de fa- çon correspondante une température élevée, qui peut être su- 'périeure à 700 C. Même si cette température est quelque peu inférieure à 700 C, l'exposition du support à une telle température élevée peut endommager le support et diminuer sensiblement sadurée. Etant donné que la température des gaz situés sous l'extrémité de déchargement du support est si élevée, la température moyenne des gaz sous le support peut être de l'ordre de 250 C. Cette température moyenne élevée indique le faible rendement thermique de ce procédé.
On peut'facilement calculer la surface du support nécessaire au passage d'un volume donné de gaz de four si l'on connait la vitesse de passage des az à travers la couche.
Toutefois, on ne peut permettre à beaucoup de matières brutes froides d'entrer en contact direct avec les gaz de four très chauds, et par conséquent on mélange de l'air froid à la partie du courant de gaz chauds qui traverse la couche à l'extrémité d'alimentation du supnort. Dans la pratique, la quantité d'air frais ajoutée correspond à la
<Desc/Clms Page number 3>
moitié de la quantité des az provenant du four rotatif, de sorte que le support doit posséder une surface A plus grande qu'il ne serait nécessaire en l'absence de toute addition d'air frais.
Les supports utilisés sont généralement des grilles à chaînes sans fin et sont très coûteux. Par conséquent, il est fortement souhaitable de réduire à la fois leur dimension, et de ce fait leur coût initial, et de prolonger leur durée.
Un autre moyen de réaliser le processus connu consiste faire passer le support et le lit disposé sur celui-ci à travers deux zones successives et de faire passer les gaz chauds du four à travers le lit et le support dans chacune de ces zones, ces gaz traversent d'abord la seconde zone (c'est-à-dire celle qui est le plus près de l'extrémité de déchargement du support), puis la première zone. Ceci -donne un excellent rendement thermique, mais dans la seconde zone le support est de nouveau exposé à une température maximum'de gaz si élevée que sa durée est notablement ré- duite. En outre, ce processus nécessite l'augmentation de la longueur du support, et en fait la surface doit correspondre à 1 1/3 A.
Par conséquent, ce processus ne permet pas de prolonger la durée du support et entraîne la dépense plus grande d'un plus grand support à la fois au début et pour le remplacement. En outre, dans la pratique, deux ventilateurs sont nécessaires pour faire passer les gaz à travers les deux zones, et on doit interposer des collecteurs à poussière pour éliminer la poussière recueillie lors du premier passage des gaz afin que cette poussière n'endommage pas le second ventilateur.
Selon la présente invention, les gaz traversent certaines parties ou la totalité de la matière formant le lit deux fois ou plus, la matière fraîche à chauffer étant
<Desc/Clms Page number 4>
chargée sur le support en tant que couche inférieure du lit, etde lamatière déjà partiellement chauffée par le passage en une ou plusieurs fois des gaz à travers elle étant chargée en tant que couche supérieure ou couches supérieures -sur.!la couche de matière fraiche;
on charge une partie du lit (comprenant une partie ou la totalité de la ou les couches supérieures) dans le four à partir de l'extrémité de déchargement du support et on enlève le reste du lit (comprenant une partie ou la totalité de la couche inférieure) à partir de l'extrémité de déchargement du support et on l'utilise en totalité ou en partie pour former la ou les couches supérieures. La température des gaz en contact avec l'extrémité de déchargement du support est beaucoup plus basse que dans le processus précédent,attendu que la totalité de la surface du support est protégée par la couche froi- de, qui agit comme un absorbeurde chaleur très efficace. La température maximum juste au-dessous de la grille peut être de 200 C. seulement ou moins. La température moyenne sous le support est de l'ordre de 150 C.
Il s'ensuit que le rendement thermique est excellent du fait que les gaz chauds en- trent d'abord en contact avec la couche chaude, puis avec la couche froide. En même temps, on peut avoir un support court attendu que les gaz ne le traversent qu'une fois, et en fait la surface est seulement de 2/3 A si le lit est de la même épaisseur que dans les deux processus connus.
Toutefois, le lit peut être plus épais, par exemple, deux fois l'épaisseur normale, et afin de maintenir la même perte de charge, la surface du support doit être comprise entre
2/3 xA et 0,9 x A. Cependant,on voit que cette surface est inférieure à celle utilisée dans le processus le plus simple jusqu'à présent.
Il est de beaucoup préférable de diviser le lit hori- zontalement à l'extrémité de déchargement de la grille, la
<Desc/Clms Page number 5>
partie supérieure étant chargée dans le four. Toutefois, on peut diviser la lit verticalement en courants séparés dont l'un est chargé dans le four tandis que le ou les autres sont utilisés pour former la ou les couches supérieures du lit. Avec une telle séparation verticale, le support est encore protégé par la matière fraîche, et la surface du support nécessaire est sensiblement la même que pour une division horizontale, mais la matière chargée dans le four n'est pas chauffée de façon aussi uniforme qu'avec une division horizontale.
Si l'on divise le lit horizontalement, la question de savoir si la totalité ou certaine partie seulement circulent sur le support plus d'une fois, et dans le premier cas combien de fois il circule ainsi, dépend du niveau du lit auquel on effectue la division. Lorsque les conditions de fonctionnement sont constantes, la matière déchargée dans le four rotatif comme produit chauffé est égle à la quantité de matière fraîche alimentée;et pour un niveau de division donné, la quantité de matière ramenée se règle d'ellemême à une valeur déterminée. Si le lit est au moins deux fois aussi profond que la couche de matière de charge, la totalité de la matière est chauffée deux fois sur le support.
Ceci donne la combinaison la meilleure de chauffage préala- ble et de protection efficaces du support.
Le lit'doit être perméable aux gaz, et. si la matière brute est présente sous forme de particules de poudre, il est nécessaire d'agglomérer ces particules à l'aide d'eau ou autre liant pour former des nodules avant de la charger sur la grille. Si l'on mettait ces nodules en contact direct avec les gaz chauds provenant du four, ils éclateraient et seraient retransformés en poudre, en empêchant ainsi les gaz de traverser le lit de matière. C'est pour cette raison que dans les processus courants, dans lesquels les gaz de four
<Desc/Clms Page number 6>
passent une fois à travers la matière, on mélange de l'air froid avec une partie du gaz chaud comme on l'a expliqué cidessus.
La présente invention est particulièrement utile dans le traitement de tels nodules, étant donné que la température des gaz est diminuée lorsqu'ils passent à travers la couche supérieure, c'est-à-dire avant qu'ils n'entrent en contact avec les nodules frais, de sorte que le risque d'éclatement des nodules est éliminé ou sensiblement réduit, et en même temps on évite la nécessité d'ajouter de l'air froid.
L'invention comprend à titre de nouvelle combinaison un four tournant et un appareil de chauffage préalable, ce dernier comprenant une chambre comportant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour-des gaz chauds, l'orifice d'entrée étant relié au four, un support perméable aux gaz construit pour transporter un lit de matière dans la chambre et agencé de façon que les gaz provenant du four soient obligés de le traverser de haut en bas en circulant à partir de l'orifice d'entrée vers celui de sortie, un dispositif destiné à charger la matière fraiche sur le support à titre de couche inférieure du lit, un ou plusieurs dispositifs destinés à former d'autre matière en une ou des couches supérieures du lit, un dispositif pour diviser la lit à l'extrémité de déchargement du support,
et un dispositif pour transférer au moins une partie divisée au'ou aux dispositifs destinés à former la ou les couches supérieures du lit; le four étant mis en place pour recevoir la partie restante du lit. déchargé, cette partie comprenant une partie ou la totalité de la ou des couches supérieures.
Aux dessins annexés qui représentent cinq appareils selon l'invention, chacune des cinq figures représente schématiquement une coupe longitudinale d'un appareil.
L'appareil représenté sur la figure 1 comprend un
<Desc/Clms Page number 7>
four 1 tournant à partir dugzal les gaz chauds circulent par un puits 2. et pénètrent à la partiesupérieure 3 d'une chambre . A l'intérieur de la chambre )+ on dispose un support perméable aux gaz en forme de grille à chaînes sans fin .2. qui se déplace sur deux roues 6 et 1 dans le sans indiqué par la flèche. Les gaz chauds du four traversent la grille et le lit de matière qui y repose et pénètrent dans' une partie inférieure 8 de la chambre, d'où ils s'échappent par des orifices 2. dans un ventilateur (non représenté).
Le ventilateur les évacue dans une cheminée.
On dispose à l'extrémité d'admission de la grille' transporteuse 1 une trémie d'alimentation 10 par laquelle on charge une matière fraîche de façon à former une couche sur la grille. Une couche supérieure de matière, indiquée par un des pointillés plus denses que ceux de la coucha inférieure, est formée à partir d'une matière alimentée par une seconde trémie 11.
On dispose à l'extrémité de déchargement de la grille une lame 12 s'étendant sur la totalité de la largeur de' la grille ses bords étant parallèles à la surface de la grille. La lame 12 pénètre dans le lit et sert à diviser la lit en des parties supérieures et inférieures. La partie supérieure passe sur la lame et pénètre dans le puits 2, et de là dans le four 1. La partie Inférieure du lit s'écoule de la grille 5 à travers une trémie 30 dans un élévateur 13 qui l'élève jusqu'à un transporteur à vis 14 qui transporte la matière jusqu'à la trémie 11. On peut observer le fonctionnement de la lame 12 par un regard 15.
La lame 12 pivote sur son extrémité de base et l'on prévoit un mécanisme (non représenté) pour régler la distance entre son bord et la surface de la grille.
Il n'est pas souhaitable de recharger la grille en particules fines, de sorte qu'on peut passer au tamis la
<Desc/Clms Page number 8>
matière partiellement chauffée pour enlever les fines avant qu'elle ne forme la couche supérieure. On peut monter le tamis dans la trémie 30. Les particules fines tamisées sont amenées à un transporteur 31 sur lequel tombent les particules fines qui passent à travers la grille5. On amène toutes ces particules par le transporteur au four par l'intermédiaire d'un mécanisme à vanne 32;
En réglant la lame 12 pour enlever une couche relativement mince de matière, il est possible d'assurer un traitement thermique sensible de la matière qui est chargée dans le four.
Si la partie enlevée est plus mince que la partie ramenée, on peut vérifier le résultat obtenu et procéder à la- circulation répétée de la matière et obtenir ainsi le traitement thermique uniforme de la matière. Ainsi, on peut soumettre du ciment brut ou de la chaux à une calcination uniforme au degré exact désiré,
Il est évident que la quantité de matière fournie au four est toujours égale à la quantité chargée sur la grille à partir de la trémie 10, aussi longtemps que les orifices d'évacuation des trémies 10 et 11conservent une surface constante. Par conséquent, le nombre de passages des gaz chauds à travers la matière dépend du réglage de la lame 12, lequel à son tour commande l'épais-
EMI8.1
setr "otale du lit.
L'épaisseur du lit dépend de la dimension des éléments ou nodules de la matière disposée sur le support. Par exemple, lorsqu'on traite des nodules d'une dimension moyenne de 10 mm environ, l'épaisseur peut être de 200 mm environ et lorsqu'on traite des pierres à chaux de 30-0 mm de dimension moyenne l'épaisseur du lit peut être de 500-750mm environ.
L'appareil représenté sur la figure 2 fonctionne de @ même façon que celui de la figure 1. Dans cet apnareil,
<Desc/Clms Page number 9>
on incline la grille 1 vers le haut dans le sens du mouvement de la matière, et on remplace l'élévateur 13 et le transporteur à vis 14 par un élévateur à godet unique 16.
On peut prévoir plus d'une lame 12 afin de pouvoir diviser le lit en plus de deux parties, deux trémies ou plus étant prévues de façon correspondante pour recevoir les parties inférieures' séparées. La plus froide de ces parties forme la couche la plus basse de matière ramenée. Si on le désire, la couche la plus basse peut être constituée par toute matière inerte et. être utilisée de façon répétée, c'est-à-dire qu'elle peut être ramenée pour former une couche sous la matière fraiche au lieu d'une couche sur celle- ci.
La' figure 3 représente un appareil dans lequel la partie inférieure de la matière est ramenée par un transporteur à vis 16 qui enlève également la matière fine qui tombe à travers la grille 5. Le transporteur 16 transfère la matière dans un élévateur 12 qui la décharge sur un tamis 18. La matière fine qui passe à travers le tamis pénètre dans un tambour 19 de granulage en même temps que de la matière fraiche alimentée par une trémie 20. Le tambour 19 reçoit également un liquide et tourne autour d'un axe horizontal, en transformant les matières en nodules. Les nodules formés dans le tambour sont chargées dans la trémie 10, et la matière retenue sur le tamis 18 est dirigée dans la trémie 11 et constitue ainsi la couche supérieure de matière sur la grille 5.
La matière brute fraîche peut consister, par exemple, en une bouillie liquide. Dans ce cas, le tamis 18 présente des ouvertures suffisamment grandes pour permettre à une partie importante de la matière sèche ramenée d'atteindre le tambour 19, où elle est transformée avec la bouillie en nodules d'une faible teneur en eau appropriée, par exemple 14 %.
<Desc/Clms Page number 10>
Le rapport de la matière ramenée par rapport à la bouil lie fraiche peut être élevé. Ainsi, dans un exemple typique, la bouillie brute peut contenir 37% d'eau en poids et les modules terminés peuvent contenir 12% d'eau seulement. Il est possible de' traiter cette bouillie si la quantité de matière ramenée équivaut à plus de trois fois la quantité de matière sèche contenue dans la bouillie. Toutefois, on peut diminuer cette quantité de matière ramenée en faisant passer la bouillie sur un filtre sousvide afin de réduire la teneur en eau, par exemple de 37 à 20%, avant de' mélanger à la bouillie la matière ramenée.
La figure 4 représente un appareil comprenant une grille 22 inclinée dont chaque barre de grille alternée est animée d'un mouvement de va-et-vient au moyen d'un levier coudé 23 et d'une .bielle 24 entraînés par un moteur 25 -par l'intermédiaire d'une boîte de transmission 26.
On dispose la grille 22 selon une inclinaison légère- ment inférieure à l'angle de glissement de la matière.
Lors du mouvement des barres de grille vers le bas, la matière passe à partir des trémies 10 et Il sur la grille, et lors du mouvement des barres vers le haut les trémies 10 et 11 empêchent la matière située sur la grille de remonter avec elles.
Les gaz sortant du four tournant 1 circulent vers le côté supérieur de la grille 22 par l'intermédiaire d'une conduite 2 et sont évacués de la chambre sous le support - par une conduite 9. La matière fine qui tombe à travers le support 22 est amenée à une conduite 28 par un transporteur à vis 27 et pénètre ainsi dans le four 1 en même temps que la matière qui est enlevée du support par la lame 12, On amène la partie Inférieure de la matière située le plus bas sur la grille 22 à la trémie 11 par un élévateur 13.
Dans l'appareil représenté sur la figure 5, on sépare
<Desc/Clms Page number 11>
la matière verticalement. A cet effet on prévoit un dispositif analogue à un soc 29 à l'extrémité de déchargement de la grille 2. de façon qu'une partie de la matière s'écoule sur un de ses côtés et qu'une autre partie s'écoule sur l'autre coté.Un de ces courants se déverse dans une goulotte 30 latéralement inclinée qui l'amène dans le four 1, et l'autre courant se déverse sur un transporteur (représenté schématiquement par la ligne 33) qui le ramène à la trémie 11.