BE665669A - - Google Patents

Description

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  Procédé d'obtention d'une fournée sensiblement exempte d'alcalis lors de la calcination de minéraux contenant des alcalis peu volatils. 



   La présente invention concerne un procédé d'obtention d'une fournée sensiblement exempte d'alcalis lors de la calcina- tion de minéraux contenant des alcalis peu volatils. 



   De nombreux minéraux contiennent des composés de   métaux   alcalins qui ne se volatilisent qu'à très haute température et ne sont souvent pas éliminés au cours de la calcination. D'autre part, il est fréquemment très important, par exemple lors de la cuisson par calcination de ciment pulvérulent cru, que la teneur en al- calis de la fournée n'excède pas un pourcentage déterminé. 

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   On sait que pour la   cuissons du   ciment pulvérulent      cru, on peut augmenter la volatilité des alcalis qu'il contient      par addition, par exemple, de   CaC12   ou de CaF2. L'addition de tels! réactifs rend cependant la cuisson beaucoup plus onéreuse, 
On sait aussi qu'on peut transformer des composés de métaux alcalins peu volatils, comme K2O ou K2SO4, en hydroxydes de métaux alcalins volatils, par réaction avec de la vapeur d'eau. : 
Jusqu'à présent, on n'a pas   appliqué   cette mesure pour la calcination de minéraux contenant des alcalis peu volatils, apparemment par crainte que la production de la vapeur d'eau né-   cessaire   ne requière un trop grand supplément de chaleur. 



   La présente invention a pour objet de procurer un pro- cédé de calcination de minéraux contenant des alcalis peu volatils, qui produise une fournée sensiblement exempte d'alcalis et qui se   .distingue   par une importante économie de chaleur. 



   A cet effet,on utilise suivant l'invention une installa- tion dans laquelle la matière sortant du four-traverse un réfri- gérant à circulation d'air, au moins une partie de l'air de ré- frigération chauffé étant dirigée vers le four et on évapore dans le réfrigérant une quantité d'eau telle que l'action de la vapeur d'eau introduite dans le four par l'air de réfrigération chauffé transforme les alcalis peu volatils contenus dans l'alimentation du four en hydroxydes de métaux alcalins volatils. De cette façon on assure que les composés de métaux alcalins tant volatils que non volatils de l'alimentation du four soient évaporés dans   celui-   ci et entraînés par les gaz .brûlés. 



   Le procédé suivant la présente invention peut être perfectionné avantageusement en faisant passer l'air de réfrigé- ration frais à travers la fournée quittant le four qui se trouve (par rapport à la direction du mouvement de la matière) dans la dernière partie du réfrigérant ,en introduisant l'eau dans cette partie du réfrigérant au-dessus de la fournée,et en faisant passer tout ou partie de l'air ainsi humidifié d'abord à travers la four- née se trouvant dans la première partie du réfriégrant et, ensuite, 

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      dans le four.La quantité d'air de réfrigération introduite dans la dernière partie du réfrigérant est avantageusement calculée de façon à correspondre environ à la quantité d'air secondaire nécessaire pour le four,

   
Pour des fours dans lesquels la chaleur sensible des gaz brûlés est utilisée par échange direct pour le préchauffage de   l'ali-,   mentation du four,se pose le problème que les alcalis présents dans les gaz brûlés se déposent à des températures comprises entre environ 600 et   1000 C   sur l'alimentation du four et sont ramenés avec celle- ,      ci dans le four.Pour éviter que les alcalis se concentrent ainsi de plus en plus dans les gaz brûlés, on prévoit dans une forme de   réali-   sation plus avantageuse qu'une partie des gaz brûlés sortant du four soit rejetée de façon continue avant l'installation de préchauffage. 



   Le dessin donne schématicuement un exemple d'exécution d'une installation de four pour le procédé suivant l'invention. 



     Fig.l   représente une vue   longi'tudinale   du four. 



   Fig. 2 représente une vue longitudinale agrandie du réfrigérant. 



   Le four tubulaire rotatif 1' représenté sur la Fig.1 est précédé d'uns installation de préchauffage pour la matière à traiter. 



  L'installation de préchauffage consiste en quatre cyclones 2 à 5 disposés les uns derrière les autres. Une partie des gaz brûlés du four tubulaire rotatif passe successivement par la conduite 6 dans le   Cyclone   2, par la conduite 7 dans le cyclone 3, par la conduite 8 dans le cyclone   4   et par .la conduite 9 dans le   cyclone 5*   La matière 'à traiter, par exemple du ciment pulvérulent cru contenant des alcalis peu volatils, est amenée dans la conduite 9 conduisant au cyclone 
5 par un dispositif de transport pneumatique 10 ou par un autre dispositif de transport approprié, par exemple une chaîne à godets, pour être ensuite   entraînée   dans le cyclone 5 par les gaz traversant cette conduite.

   Le ciment pulvérulent cru déposé dans le cyclone arrive par la conduite de poussière 11 dans la conduite de gaz 8 et de là dans le cyclone   4.De   façon analogue, le ciment pulvérulent cru tra- verse les cylones 3 et 2 et est enfin amené dans le four 1,par la ccn- 

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 duite de poussière   14.En   traversant l'installation de chauffage,le ciment pulvérulent cru vient en contact avec des gaz brûlés de plus en plus chauds,ce qui permet un bon échange de chaleur entre le ciment pulvérulent cru et la partie des gaz entrant dans l'in-    stallation de préchauffage à une température d'environ 1000 à   
1200 C.

   Ainsi, la température du gaz diminue jusqu'à atteindre 
250 à 350 C après le cylone 5, tandis que la température du ciment cru augmente   jusqu'à     800 C.   



   Les gaz brûlés ayant traversé l'installation de   préchauf-     ' fage   sont évacués par la conduite de   gaz ,15.   Ils sont aspirés par une soufflante 16 et amenés ensuite par une conduite 17 dans un sé- parateur de poussière électrostatique 18. Celui-ci est suivi d'une soufflante 19, par laquelle les gaz épurés sont évacués par une che- . minée 20. La poussière séparée dans le séparateur de poussière 18 est rassemblée dans un transporteur à vis 21 et amenée au dispositif de transport 10 par un moyen approprié, par exemple à l'aide d'une 
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 goulotte ou d-lun-,,disposïtir pneumatj-qùe, et elle est ensuite ramenée dans l'échangeur de chaleur avec du ciment pulvérulent cru frais. 



   Le ciment pulvérulent cru préchauffé introduit dans le four tubulaire   rotatir   1 par la conduite de poussière 14 traverse le four tubulaire rotatif vers la   gauche "t   est cuit en clinkers par un contre-courant de gaz chauds   ou, 'r   la flamme du brûleur 23. 



  Les clinkers sortent par la tête 24 du four et arrivent dans un réfri- ,gérant 25. Celui-ci est un réfrigérant à grille 'et comporte une grille à gradins 26 inclinée vers le bas. En.dessous de la   grilla se   trouvent trois chambres 27,   28,et   29, qui communiquent avec la sortie des soufflantes 30,31 et 32. A leur entrée, les soufflantes sont munies de tubulures 33, 34 et 35   (fig.2)   pour aspirer de   l'air   de   1-la-     mosphère,le   réglage de la quantité d'air aspirée étant assuré dans chaque tubulure par un registre à papillon 36, 37, et 38.

   En dessous des tubulures d'aspiration 33, 34 et 35,l'entrée de chaque soufflante 

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 communique par des raccords   39,40   et   41 munis   de registres à papillon 42, 43 et 44 avec une conduite commune 45,qui est elle-même raccordées à la sortie des gaz purs 46 d'un cyclone   47.   



   Le volume au-dessus de la grille à gradins26 est avantageusement divisé en deux parties 49 et 50 par une cloison   48.   Dans la partie 49 et sur toute la largeur de la grille à gradins 26, sont disposés plusieurs dispositifs d'arrosage 60 qui communiquent avec une conduite   d'eau   51. La grille à gradins 26 se prolonge vers la droite par une   gulotte   52 sur laquelle est avantageusement disposé un concasseur de clinkers 53. Ce concas- seur broie les clinkers descendant par la goulotte 52. Ils sont alors emportés par un dispositif de transport 54 en vue de traite- ments ultérieurs. La partie 49   communique   par son sommet à droite avec une cheminée 55, dans laquelle est prévu un registre à papillon 56.

   La cheminée comporte, en dessous du registre à papillon une conduite latérale 57, qui débouche elle-même tangentiellement dans . le cyclone 47. 



   Pendant l'opération ,les registres à papillon 36, 37 et 44 sont ouverts et les registres 38, 42 et 43 sont fermés.Les souf- flantes   30 et   31 introduisent de l'air de l'atmosphère dans les cham- bres 27 et 28. Cet air traverse les fentes de la grille à gradins 26 et passe   ensuite   à travers'la couche de clinkers 59.   Air,si,   les clinkers sont refroidis et l'air ,de refrigération chauffé avec effi- cacité. Simultanément, on introduit de l'eau dans la partie 49 et sur la couche de clinkers qui s'y trouve, par le dispositif d'ar- rosage 60. La haute température régnant dans cette partie et dans les clinkers provoque une évaporation rapide de l'eau qui entraîne simultanément un abaissement de la température de l'air de réfrigéra- tion chauffé.

   La vapeur, d'eau s,e mélange avec l'air de réfrigération et se dirige avec celui-ci dans la cheminée 55. Le registre à papil- lon 56 se trouvant dans celle-ci est réglé de façon que l'air de réfrigération chargé de vapeur d'eau passe entièrement ou au moins en grande partie par la conduite 57 dans le cyclone   47.Dans   celui-ci les poussières de clinker contenues dans le mélange vapeur 

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 d'eau-air se déposent et sont amenées au dispositifde transport   54   par le tuyau d'évacuation de   poussière 58.   



   L'air chargé de vapeur d'eau ainsi épuré passe du cyclone   47   par la conduite   45   et est comprimé dans là chambre 29 , par la soufflante 32. Ensuite, il est amené par la foulante 16   (Fig.l)   dans la première partie de la grille à gradins et à travers la couche de clinkers qui s'y trouve. En refroidissant les clinkers nouveaux et dès lors les plus chauds,   le   mélange vapeur , d'eau-air est amené à une température de 700 à 800 C par exemple. 



   Ce mélange chaud vapeur d'eau-air arrive alors de la partie   50,   par la tête 24 dans'le four 1 sous forme   d'air   secondaire. 



   Pendant leur trajet dans le   fournie   ciment pulvérulent cru et les clinkers qui en sont formés sont soumis à l'action de la vapeur d'eau introduite dans le four avec l'air secondaire. 



   La vapeur d'eau réagit avec les alcalis peu volatils contenus dans la fournée se'trouvant dans le four, par exemple, le K2O ou le 
K2SO4, et les transforme en hydroxydes de métaux alcalins volatils., 
Par conséquent, au cours de la cuisson dans le four, on entraîne non seulement les alcalis volatils du ciment pulvérulent cru qui se sont évaporés dans les gaz, brûlés, mais également les alcalis qui, sans la transformation décrite en hydroxydes de métaux alcalins par l'action de la vapeur d'eau, seraient restés en tout ou en grande partie dans la fournée contenue dans le four .La vapeur d'eau transforme également les alcalis peu volatils introduits éventuelle- ment dans le four avec le combustible, en hydroxydes de métaux alca- lins volatils ce qui empêche l'introduction d'alcalis du combustible      dans les clinkers.

   Ce procédé assure un pourcentage nul ou très faible d'alcalis dans les clinkers obtenus. 



   Lorsque, comme c'est le cas pour l'exemple d'exécution, le four tubulaire rotatif est précédé d'un dispositif dans lequel le ciment pulvérulent cru est préchauffé par échange de   chai-sur   direct 

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 avec les gaz   brûler se   pose le problème que les alcalis en-   traînes   par les gaz brûlés se déposent dans le dispositif de      préchauffage sur le ciment pulvérulent cru et sont ramenés avec ce- lui-ci dans le four. En l'absence de précautions particulière- nes, les gaz brûlés'seraient enrichis de façon continue en alcalis   .et   dès lors, le ciment pulvérulent cru serait de plus en plus chargé; en alcalis dans le dispositif de préchauffage.

   Après un certain temps, ce phénomène influence la fluidité du ciment pulvérulent cru suffisamment pour que celui-ci s'agglomère et provoque des   obstrue'   tions dans le dispositif de préchauffage. En outre, une trop forte teneu en alcalis dans l'atmosphère du four, entretiendra une quantité indésirable d'alcalis dans la fournée se trouvant dans le four. Pour,éviter que, d'une part, le ciment pulvérulent cru et, d'autre part, l'atmosphère du four se chargent trop fort d'alcalis recyclés on prévoit dans l'exemple d'exécution qu'une partie des gaz sortant du four soit évacuée de façon constante avant l'installation de chauffage.A cet effet, la conduite des gaz brûlés 6 est raccordée à une conduite 68 qui mène à un séparateur de poussière électrostatique 69.

   Une conduite 65 aboutit tangentielle- ment dans la conduite 68,au voisinage du raccord avec la conduite des gaz brûlés 6. Cette conduite 65 communique avec la sortie d'une soufflante 66, qui aspire de l'air de l'atmosphère par la tubulure 
67. Par l'action d'une soufflante 70, disposée derrière le séparateur de poussière 69, une partie des gaz chargés de vapeur d'eau sortant du four est aspirée de continue dans la conduite 68 et dirigée vers le séparateur de poussière avec l'air amené par la soufflante 66.Ainsi, l'air sert d'air de.réfrigération et la quantité d'air introduite à dna- qué instant dans la conduite 68 est avantageusement réglée par un dis-    positif approprié de façon que le séparateur de poussière ne soit    pas soumis aux effets d'une trop haute température des gaz.

   Le mélange gaz-air épuré sortant du séparateur par la soufflante 70 est éga- lement évacué par la cheminée 20. La poussière chargée   d'alca- ,   

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 lis déposé dans le séparateur est rassemblée dans un transpor- teur à vis 71 qui l'expulse du système. 



   Le,rapport de la quantité de gaz évacuée par la con- duite 68 à celle introduite immédiatement dans le disposi- tif de préchauffage est calculé de façon, d'une part, que la quantité d'alcalis amenée dans le dispositif de préchauffage avec la dernière partie du courant gazeux, n'excède pas la limite au-delà de laquelle le ciment pulvérulent cru risque, à cause de l'alcali déposé, de s'incruster sur les parois du dispositif de préchauffage,et d'autre part, que la teneur en, alcalis de l'atmosphère du four,due au recyclage des alcalis, n'excède pas un pourcentage déterminé. Le rapport approprié des. deux courants gazeux peut être déterminé facilement par des essais 
En général, il suffit d'évacuer, avant l'installation de chauf- fage par la conduite 68 environ   10%   des gaz chargés de vapeur d'eau sortant du four. 



   Pour éviter le risque d'incrustation et d'obstruction dans le dispositif de préchauffage ,ainsi que d'une teneur en alcali trop élevée dans l'atmosphère du four et dès lors dans les clinkers obtenus, il n'est'pas absolument nécessaire qu'une partie des gaz sortant du four soit   évacuée,comme   dans l'exemple d'exécution. Ce risque peut également être évité d'une autre manière appropriée, par exemple, en faisant passer la totalité ou une partie des gaz brûlés,avant leur introduction dans le dispositif de préchauffage,dans un récipient dans lequel les vapeurs d'alcali entrainées sont mises en contact,en vue de les faire précipiter,avec une matière solide à granulométrie fine qui circule continuellement dans le récipient.

   Ainsi, on peut' également supprimer l'alcali des gaz   brûlés   ou au   moins.en   diminuer la quantité,dans une mesure telle que les inconvénients cités pour le dispositif de préchauffage ne se produisent plus; et que les clinkers obtenus ne contiennent qu'une quantité nulle ou très faible d'alcalis. 



   La quantité d'eau qui est évaporée dans le réfrigérant, 

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 suivant l'invention, est fonction de la nature et de la quanti- té d'alcali peu volatil-contenu dans la fournée se trouvant dans le four et elle peut être déterminée facilement par des essais. L'introduction de   l'eau dans   la partie 49 et dans la   '   couche de clinkers qui s'y trouve provoque, comme indiqué,son évaporation rapide. Par conséquent, il n'est pasnécessaire de      disperser l'eau très finement,mais il suffit de l'introduire à l'aide de dispositifs d'arrosage 60 simples.

   Etant donnée   ou.   tre que 1' évaporation de l'eau est provoquée par la chaleur qui serait normalement perdue par la cheminée d'évacuation du réfri- gérant, l'évaporation ne cause pas de pertes de chaleur, D'autre part, com- me on l'aindiqué la vapeur d'eau introduite dans le four avec   l'air;     .   secondaire a une température d'environ 700 à 800 C. Sa teneur en chaleur est largement utilise aans l'installation de chauffage pour le préchauffage du ciment pulvérulent cru. Au cours du procé- dé exécuté à l'aide de l'installation décrite, on doit évidemment veiller à ce que la température des deux courants gazeux ne diminue pas jusqu'à leur point de rosée,jusqu'au moment de leur évacua- tion par les séparateurs 18 et 69 ou par la cheminée 20. 



   De manière générale,dans le procédé suivant l'invention, l'évaporation de l'eau n'influence pas défavorablement le bilan thermique. Le procédé .suivant l'invention permet, sans apport de chaleur et sans appareillage compliqué comme des pulvérisateurs, d'enrichir les gaz brûlés en vapeur d'eau dans une mesure telle que les alcalis peu volatils contenus dans l'alimentation du four et éven- tuellement dans le combustible soient transformés en hydroxydes alcalins volatils de sorte que la fournée obtenue est sensiblement exempte d'alcalis. 



   Un autre avantage de l'invention est que la quantité d'air de réfrigération à introduire dans la dernière partie du réfrigérant,   c'est-à-dire   dans les chambres 28 et 27, est inférieure à celle qui serait nécessaire sans apport d'eau,parce qu'une partie de la chaleur des clinkers .est utilisée pour l'évaporation de l'eau. ; 

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      La quantité d'air nécessaire pour la réfrigération peut donc être diminuée dans   une   mesure telle qu'elle corresponde à la quantité d'air secondaire nécessaire pour le four tubulaire rotatif.

   Par conséquent, les soufflantes 30 et 31 ne doivent aspirer qu'une faible quantité correspondante d'air de réfrigération,ce qui permet également une économie d'énergie électrique pour ces souf-   fiantes .   En outre, pour ce procédé,le registre à papillon 56 de la cheminée 55 peut être fermé complètement,de manière à ne pas évacuer d'air de réfrigération ni de poussière de clinkers par la cheminée.. 



   En plus de l'air aspiré de l'atmosphère par les tubu- lures 33 et 34, les chambres 27 et 28 peuvent encore être alimen- fées en air de recycle plus chaud de la conduite   45,par   l'ouver- ture des   registres a   papillon 42 et   43.   La quantité de chaleur de cet air de recyclage favorise alors l'évaporation de l'eau introduite dans la chambre 49. En outre, le passage de l'air de recyclage dans les chambres 27 et 28 augmente la vitesse de circulation de l'air dans les fentes de la grille 26 et diminue ainsi la chute de produit à travers la   grille.D'autre     part,l'ouvertu-   re du registre à papillon 38 permet aussi d'introduire dans la chambre 29 de l'air frais de l'atmosphère,en plus de l'air de recyclage de'la conduite 45. 



   Il n'est pas toujours nécessaire qu'à chacune des chambres 
27 et 28 soit raccordée une soufflante indépendante 30 et 31, ces chambres pouvant être raccordées ensemble à une soufflante commune,d'une capacité suffisante correspondante. On peut, en outre, prévoir une seule chambre au lieu des deux chambres 27 et 28. 



   L'invention peut être appliquée non seulement à des fours munis de réfrigérants à grille, mais également   à'des   fours munis de dispositifs de réfrigération par air d'autres types appropriés. De plus, il n'est pas nécessaire que le dis- positif de préchauffage précédant le four tubulaire rotatif 

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 soit agencé en cyclone comme dans l'exemple d'exécution. 



  L'invention est indépendante de la nature du dispositif de préchauffage précédant le four tubulaire rotatif. Enfin, l'invention peut également être appliquée avantageusement dans tous les cas où un dispositif de préchauffage, n'a pas été prévu. 



   L'invention n'est, en outre, pas limitée à la cuisson de ciments pulvérulents crus ou de matières céramiques similaires, mais peut être appliquée dans toutes les réactions chimiques mettant en oeuvre des matières contenant des alcalis peu volatils à des températures supérieures à environ 1000 C. 



   La poussière chargée d'alcalis déposée dans le sépara- teur 69 peut, par exemple, être amenée dans une installation dans laquelle les alcalis sont récupérés sous forme pure par épuise- ment ou extraction avec de l'eau. Dans le cas de la cuisson de ciment pulvérulent cru ou de matières similaires, la poussière chargée d'alcalis sortant du séparateur 69 peut également être utilisée comme engrais. 



   REVENDICATIONS. 
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Claims (1)

1.- Procédé d'obtention d'une fournée sensiblement exemple d'alcalis lors de la calcination de minéraux conte- nant des alcalis peu volatils, suivant lequel la fournée quittant le four traverse un réfrigérant à circulation d'air, au moins une partie de l'air de réfrigération chauffé étant ramenée dans le four caractérisé en ce qu'on évapore dans le réfrigérant de l'eau en une quantité telle que l'action de la vapeur d'eau intro- duite dans le four par l'air de réfrigération chauffé, transforme les alcalis peu volatils contenus'dans la fournée contenue dans le four en hydroxydes de métaux alcalins volatils. <Desc/Clms Page number 12>

2.- Procédé suivant la revendication le caractérisé en ce qu'on fait passer de l'air de réfrigération frais à travers, la fournée sortant du four qui se trouve (par rapport à la direc- tion du mouvement de la fournée) dans la dernière partie du ' réfrigérant, on introduit l'eau dans cette partie du réfrigérant sur la fournée et on fait passer l'ensemble ou environ l'ensemble de l'air ainsi humidifié à travers la fournée se trouvant dans la première partie du réfrigérant et ensuite dans le fovr, 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité d'air de réfrigération introduite dans la dernière partie du réfrigérant correspond environ à la quantité d'air secondaire nécessaire pour lc four.

4.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dernière partie du réfri- gérant est alimentée, outre par de l'air de réfrigération frais, par une partie de'l'air de sortie humidifié dans cette partie.

5.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau est introduite dans le réfrigérant à l'aide de dispositifs d'arrosage.

6.-- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on évacue de façon continue une partie de gaz sortant du four et on utilise l'autre partie pour le préchauffage de la fournée par échange de chaleur direct.

7. - Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés.