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1" ';;sente invention se' rapporte à un procédé de calci- nation du. c<:...:..caire. en présence d 'l1ne matière siliceuse en vue de
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la fabrication d'une matière première pour liants hydrauliques,
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par exemple pour bétons je poids léger, ce rapporte en parti culier la cal citation o.e la rierrd-acnFLi7, avec un schiste qui peut -avoir été e.::!..1YJis S Ll:'..19 lixiviation an d'en extraire les sels ou në'caux intéressants, ou avec d'autres combustibles bi-
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lumineux.
Pour fabriquer 'des parpaings à l'aide des schistes* suédois, on calcine généralement le schiste et le calcaire y contenu dans des fours de calcination ou à cuve, la chaleur - engendrée.par le schiste étant en partie utilisée pour la cal- cination du calcaire. Pour obtenir une matière de départ pro- pre par exemple à la fabrication de béton de poids léger, il est nécessaire que le schiste et le calcaire soient chauffés à 1000 C. au moins. Sinon, les parpaings. -produits possèdent - des valeurs de résistance indésirable.
Aces températures éle- vées, le schiste atteint sa valeur de ramollissement dans, par exemple, un four ordinaire et on éprouve (Les difficultés à maintenir dans ces fours et les fours à cuve une température suffisamment élevée sans- troubles -opératoires et à obtenir de - bons rendements.
Il se pose également.la question de calciner le calcaire d'une manière telle que l'oxyde de calcium formé ne réagisse pas avec la silice qui se tro uve présente en même temps, avec formation de CaO,SiO2, lequel ne convient pas aux procédés hydrauliques d'agglomération dans la fabrication des - parpaings et dont la formation, cause ainsi une 'simple perte de CaO et de Si-0 2 qui sont nécessaires à la formation de ces silicates destinés à unir la matière des parpaings, en parti- culier au cours de leur traitement par la vapeur.
La demanderesse a découvert au'il était possible de - préparer une substance possédant d'excellentes propriétés pour la fabrication de matériaux hydrauliques de construction en calcinant le calcaire en un lit fluidifié en présence d'une matière siliceuse, la dimension particulaire de la charge et la température de calcination étan-c réglées de manière telle - que 'les particules de pierre à chaux calcinées ne réagissent pas avec les particules de matière siliceu se. La quantité de sulfures formée dans les produits calcinés est considérable-
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ment réduite de sorte qu'on évite ce qu'on appelle la desagré 'gation des parpaings.
La' calcination doit être effectuée à une température ne dépassant pas 1150 C, et de préférence inférieure à 1100 C.
- Les¯températures de 1050 0. environ sont spécialement avanta- geuses, au moins qu.and on utilise les. schistes comme combusti- ble. Il est avantageux que le processus de calcination inter- vienne en un temps relativement court et s'exerce sur une ma- tière finement divisée de manière que la température puisse dé- sser dans une certaine' mesure la température de frittage sans risque d'ennuis quelconque.
Si la matière siliceuse est .formée de schistes aluni- f.ères, les calories potentielles-du schiste' sont 'utilisées pour la calcination du calcaire. Si la matière siliceuse ou le calcaire ne contient pas une quantité suffisante de matières combustibles, on peut introduire de la houille, du coke'ou de l'huile et les brûler dans le lit.
Il a été découvert qu'il était extrêmement avantageux de préchauffer l'air utilisé pour la fluidification avant de l'admettre dans le lit. Bien entendu, le préchauffage de l'air comburant est bien connu'dans les divers procédés, de combus- tion dans les fours et est d'application générale à l'effet d'améliorer l'économie thermique d'un procédé. Toutefois le préchauffage comporte une augmentation du montant des inves- tissements de 'sorte que le seul point de vue de l'économie de combustible ne justifie pas toujours un préchauffage de l'air.
En fait, le préchauffage ae l'air- comporte dans ce cas une économie de comoustible mais'il comporte aussi quelques effets surprenants qu'on va décrire.
On doit maintenir une atmosphère oxydante dans le lit fluidifié au moins dans la combustion au schiste et par ail- leurs quand on utilise des matières contenant du fer de ma- nière à obtenir un point de fusion plus élevé qu'en atmosphère
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réductrice.
Le tableau ci-dessous indique les températures de ramollissement du schiste soumis à une lixiviation provenant de la province de Narke, en Suède, du schiste n'ayant pas subi de - lixiviation provenant de la même. province et de deux types dif-
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férents de schiste provenant des collines de -Billingen, en Suède On a. brûlé ces schistes en lit'fluidifié dans des conditions oxy- dantes à environ 800 C. puis on les a chauffés en atmosphères variées
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<tb> . <SEP> Temp. <SEP> de <SEP> Temp. <SEP> de <SEP> Atmosphère
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> ramollissement <SEP> fusion <SEP> Atmosphère
<tb>
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Schiste de Iv,rke, -lessivé au moyen d'acide sulfu-ri- 'I24O O - 12750 0.
Air que étendu .1195 I245 1/3 00, 2/3 C02 1160 1190 '2/3 CO, 1/3 C02
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<tb> Schiste <SEP> de <SEP> Narke <SEP> 1230' <SEP> 1270 <SEP> Air
<tb>
<tb> 1170 <SEP> 1210 <SEP> 1/3 <SEP> CO, <SEP> .2/3 <SEP> CO2
<tb>
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1130 1175 . ' '2/3.CO, 1/3 00 - Schiste de bellingen 1195 1250 Air 1180 1230 '1/3 00,.2/3 C0c.
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<tb>
1120 <SEP> 1180 <SEP> 2/3 <SEP> CO, <SEP> 1/3 <SEP> CO2
<tb> Schiste <SEP> de <SEP> Billingen <SEP> 1160 <SEP> 1230 <SEP> Air
<tb>
<tb> 1155 <SEP> 1200 <SEP> 1/3 <SEP> CO, <SEP> 2/3 <SEP> CO2
<tb>
<tb> 1120 <SEP> 1170 <SEP> 2/3 <SEP> CO, <SEP> 1/3 <SEP> CO2
<tb>
Il est manifeste qu'une atmosphère plus oxydante
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donne un point de r8mollisseent plus élevé ainsi qu'un point de fusion plus élevé. C'est là an grand avantage (I1QLd la cort- bustion est effectuée à température élevée et quand la fusion de - la matière doit être évitée.
Ainsi, dans là 'calcination de la pierre à chaux avec du schiste, il est avantageux que la plus grande partie possible de la chaleur nécessaire à la calcination soit fournie
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par l'air, l'atmosphèredu lit devenant alors aussi @ortement oxydante que possible. Si on ne préchauffe pas. l'air, on doit fournir plus de combustible au lit fluidifié, de sorte que l'atmosphère devient moins fortement oxydante ou dans les cas . les pires, réductrice, ce qui se traduit par un point de fu- sion plus faible de la matière constituant le lit, ce qui au- mente les risques de frittage.
D'une manière générale l'oxyde de fer fond plus fa- cilement dans les conditions plus réductri ces que dans les conditions- plus oxydantes. Les oxydes inférieurs à Fe2Oi3 for- ment également dés silicates facilement fusibles.
Dans les cas où. la matière présente dans .le lit fluidifié contient du fer,. il est ainsi spécialement important que l'atmosphère du lit soit aussi fortement oxydante que pos- sable.
Il a été démontré qu'il était bon', pour permettre d'effectuer la calcination à des températures supérieures à
1000 C. sans aucun risque 'de frittage, de fournir une quantité d'air fluidifiant telle que la teneur en oxygène des gaz brû- lés atteigne au moins 5 %'et de préférence, au moins 8%.
Si on fournit de la chaleur à l'aide d'un combusti- ble introduit dans le-lit fluidifié, on doit également fournir l'air nécessaire à la combustion de ce combustibler et en quan- tité telle que l'excès nécessaire d'oxygène soit maintenu. Il -pourrait se produire. que, ce faisant, la quantité, de gaz de- vienne trop grande pour la fluidification. La matière fournie et qui doit être calcinée est refoulée du four. Pour cette raison, la charge du- four doit être réduite et la quantité de matière calcinée'par unité' de temps est moindre, de sorte que le four est maL utilisé.
Par conséquent, il est plus avantageux également de ce point de vue de préchauffer l'air de manière à diminue
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la quantité de gaz passant dans le four e t augmentez- la charge introduite dans ce four.
Il ne 'se produit pas de fluidification à la base du . four où. l'air est à la même température que l'air fluidifiant - qui y entre. Si l'air est froid, sa vîtes;= est inférieure au quart de la vitesse d'un gaz brûlé chaud 1000 C. de'sorte qu'il n'y a aucune possibilité d'obtenir la fluidification des particules grossières présentes dans le fond du four.Cet effet est encore plus net en raison,de ce que la viscosité des gaz - est plus élevée aux températures plus;- élevées. Un préchauffage de l'air fluidifiant donne ainsi plus de possibilités de provo- quer la fluidification des grosses particules.
-Il est préférable que les particules de la charge aient une dimension particulaire inférieure à 6 mm, de préférence com prise entre 4 et 0, 1 mm.La dimension particulaire du calcaire est de préférence comprise dans la proportion de. 90 % au moins entre 4-'et 0,5 mm. Si le lit fluidifié contient une certaine quantité, de matière trop fine, on risque que les gaz brûlés -en véhiculent des quantités considérables.' Dans un tel cas, il. est - bon de remettre en circuit dans le lit fluidifié la matière ainsi entraînée après lui avoir fait subir une séparation et de préférence après que cette matière finement divisée ait été agglomérée de manière à obtenir une dimension particulaire plus convenable.
On ne peut. donner d'instructions générales précises - quant à la dimension particulaire, mais la dimension appropriée de grain doit être déterminée de manière courante dans chaque cas spécial, compte. tenu de la température désirée, de la durée de'séjour de la charge dans le. four et des propriétés des cons- tituants de la charge.
En particulier, quand on utilise. un combustible bitumi- neux, il est important que la chambre de fluidification et le lit préalablement arrangé qu'elle contient éventuellement soient préchauffés à une température d'amorçage .de la combustion d'au moins 700 C, de manière à pouvoir chauffer......
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le combustible en poudre froid assez rapidement à une tcnpé- rature suffisamment élevée pour que le lit ne s'encrasse pas par- suite du ramollissement du combustible .En tout ces, le combustible doit rapidement atteindre une température d'au moins 400 0.
Pour la même raison il.est désirable d'utiliser au dé- part de l'air fluidifiant préchauffé à au moins 400 0., en particulier si le lit fluide n'est pas préchauffé .
Si la quantité d'air nécessaire pour obtenir une com- bustion/complète est considérablement plus grande que la quanti- té désirée pour obtenir une bonne fluidification du lit , on me fournit qu'une partie de la quantité totale d'air à titre d'air fluidifiant le reste étant fourni à titre d'air secon-- daire au-dessus du lit qu'on/peut considérer comme finissant sensiblement là où se trouve l'orifice de sortie de la,-matière solide .
On a constaté dans .certains cas que la température au-dessus du lit était plus élevée que la température dans le lit . Pour permettre le maintien dans le lit de la températu- re la plus élevée possible sans risque de frittage , il est commode de refroidir les gaz présents au-dessus du lit .
Selon un mode de mise -en oeuvre de l'invention on introduit à cet effet un milieu de refroidissement' au-dessud du lit fluidifié Le refroidissement peut être effectué directement ou indirec- tement , dans le premier Cas le milieu de refroidissement étant fourni à l'état gazeux'ou à l'état solide ou fluide selon le type de milieu de refroidissement . Le milieu de refroidissemen peut être constitué par de l'air ou un autre gaz tel que des gaz brûlés mais il peut être également ds l'eau à l'état fluide ou de vapeur .
Dans le refroidissement indirect le milieu de refroidissement est conduit dans des tubes disposés dans la chambre des gaz de carneaux au-dessus du lit fluide , ,' le mi- lieu de refroidissement étant alors de préférence de l'eau ou de la vapeur d'eau , laquelle peut être avantageusement
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utilisée à de's fins quelconques et en particulier pour le trai- taient des parpaings fabriquas à l'aide de la matière fournie 'par le procéda . Ces divers procédés de refroidissement peuvent évidemment être utilisés en combinaison . Dans certains cas ,
par exemple quand on utilise des schistes riches en calories, le lit fluidifié doit être refroidi .
Les proportions respectives de combustible et de calcaire doivent tout d'abord être déterminées par les condi- tions de combustion voulues , c'est-à-dire d'une manière telle que l'on obtienne les conditions voulues de température .
. Ces conditions- pouvant être dans une certaine .mesure réglées d'autres manières , il est possible d'établir les proportions plutôt en fonction des proportions' qu'on désire voir figurer dans le produit final . Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention , les proportions de calcaire et de matière si- liceuse , telle un schiste , soumises à la calcination sont telles que le produit obtenu soit propre à la fabrication des parpaings . Ainsi , la matière sortant du lit fluidifié peut- elle être utilisée directement . Si la teneur en silice du schiste utilisé par exemple comme combustible, risque d'être. insuffisante , on peut par exemple ajouter du sable au lit .
Ce procédé est encore plus important si on .utilise des combustibles plus pauvres en silice , comme du coke ou de l'huile , dont l'application est naturellement possible.
Si- le schiste utilisé comme matière première est riche en caleaire ou -posséda une compositio impropre à l'appli- cation du procédé, il peut être bon de le soumettre après 'broyage à un traitement de séparation , par exemple au moyen du procédé de séparation l'aide d'un liquide de.
densité in- termédiaire demanière à séparer au moins une partie du calcaire . figurant dans le schiste .
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Exemple :
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On broie'un mélange de 60 fla de schiste alunifèru après lixiviation à l'acide sulfurique et 40% de calcaire à une dimension parti'culaire inférieure à 4mm. On obtient par analyse au tamis la'répartition particulaire suivante
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">3,36 mm. ( 6 mesh) ....0, 1% ouzo mm. (35 mesh) 5, 3 3 2; 38 mm. ( 8 "J ...14,8 56 z mm. (48 " ) ç.,1 2,00mm. ( 10 " ) ...31,.6% - ¯o, 23 mm. ( G5 " ) 3,1 ;o 1,41 mm. (' 14 " ) ...l8j8 % -o,15'mm..(100 't ¯) 3,3 5 o, 84 mirf. ( 20'" ) ... -9,6 i , O',15mm. ( <100" .) 2 8 Id.
0, 60 mm. ( 28 " ) ).....-6,5-%'' #####
100,0%
Lé schiste contient les constituants principaux -suivants :
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Si02 48$ F203 , . .... . 8,4% .Al2o 3 .......... 9, 8 -.#., # ;.. 5/7'% I20 -............ 2a 9 % . 0 20 z Le calcaire contient 56 %'de CaO et 15 %'de SiO2.
On calcine le-mélange de schiste et de calcaire dans
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un .lit fluidifié dans un.foui du type i'Viirbel-schichtofenl' fabriqué par la' Firme "Bad,sche Anilin-und Sodf. pr'ik . La sur- face transversale du four est de 3 dm2 et la. hauteur du lit fluidifié est maintenue à environ 1 mètre . La température régnant dans-le four est de 1060 C. et la teneur en oxygène de. gaz brûlés est de 7%. La charge est introduite à une vitesse telle que sa durée moyenne de*, séjour .dans le four est de trente minutes .
Le contenu du four est évacué par un orifice d'e dé- charge par trop-plein-et passe dans un séparateur, cyclone .ou. se rassemble les fines qui accompagnent les gaz brûlés .
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La manière calcinée présente la composition sui- vante :
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<tb> Chaux. <SEP> Teneur <SEP> 'Perte <SEP> à <SEP> la
<tb>
<tb> en <SEP> CaO <SEP> . <SEP> calcination <SEP> . <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Matière <SEP> 'sortant <SEP> du <SEP> lit <SEP> .... <SEP> 20,4% <SEP> 0,63 <SEP> (0,19% <SEP> C)
<tb>
<tb>
<tb> Matière <SEP> sortant <SEP> du <SEP> cyclone. <SEP> 30,6 <SEP> % <SEP> 1,12% <SEP> (0,35% <SEP> C)
<tb>
Les faibles Pertes au -recuit montrent que la cal- cination de la charge-est satisfaisante . Les-particules de calcaire sont toutefois bien séparées âpres.calcination ; ainsi,n'y a-t-il pas eu de combinaison avèc les particules de schiste calcinées.. Le produit ainsi obtenu est utilisé dans.la fabrication de parpaings, dé poids léger durcis par la vapeur . Ces parpaings sont d'une qualité égale à celle des parpaings fabriqués à l'aide d'un mélange de schiste et de calcaire calciné par les procédés usuels .