FR2520099A1 - Perfectionnements aux procedes et dispositifs pour chauffer un materiau sous forme de particules - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION EST RELATIVE A DES PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES ET DISPOSITIFS POUR CHAUFFER UN MATERIAU SOUS FORME DE PARTICULES. ON CHAUFFE UN MATERIAU FRAGMENTE EN PARTICULES, TEL QU'UN MINERAI DE PERLITE QU'IL S'AGIT D'EXPANSER PAR CHAUFFAGE, EN DIRIGEANT UNE FLAMME DE HAUT EN BAS LE LONG DE L'AXE CENTRAL D'UN FOUR CYLINDRIQUE 12, DISPOSE VERTICALEMENT, LEDIT MATERIAU ETANT INTRODUIT EN UN CERTAIN NOMBRE D'EMPLACEMENTS REPARTIS RADIALEMENT AUTOUR DE DE LA FLAMME A L'EXTREMITE SUPERIEURE 14 DUDIT FOUR 12, ET LEDIT MATERIAU ETANT DIRIGE VERS LE BAS ET VERS L'AXE CENTRAL DU FOUR DE FACON A PLACER LE MATERIAU FRAGMENTE EN PARTICULES A L'INTERIEUR DE LA FLAMME AU COURS DE SA DESCENTE A TRAVERS LE FOUR.

Description

i La présente invention est relative aux moyens

permettant de chauffer un matériau sous forme de particu-

les, et plus spécialement des minéraux dont -le chauffage

provoque une expansion L'invention apparait plus particu-

lièrement intéressante à appliquer pour expanser une per-

lite fragmentée en particules.

La perlite est un matériau siliceux d'origine

volcanique possédant une teneur en silicium égale à envi-

ron 65 % en poids, une teneur en eau combinée égale à en-

viron 2 à 5 % en poids et, en outre, des proportions nota-

bles d'aluminium, de sodium et de potassium L'extraction minière de la perlite s'effectue à ciel ouvert et, après

enlèvement des morts-terrains de recouvrement, on recueil-

le le minerai de perlite On concasse le minerai, puis on le chauffe jusqutà une température comprise entre 870 et 11500 C Quand on chauffe le matériau dans cet intervalle

de température, il se ramollit et subit une brusque expan-

sion en formant des particules cellulaires de faible densi-

té apparente quand l'eau initialement contenue dans les particules se vaporise Une particule cellulaire ainsi expansée est relativement solide, inerte et résistante à des températures relativement élevées Il en résulte qu' elle trouve des applications sous la forme d'un certain nombre de produits industriels, tels que des adjuvants de filtration, des matériaux calorifuges pour l'isolation thermique, des charges inertes pour des matériaux tels que le plâtre et le béton, et d'autres applications exigeant

un matériau inerte, fragmenté en particules de faible den-

sité apparente Dans la plupart de ces applications, la perlite expansée est utilisée en grandes quantités sous la forme d'un volumineux produit en vrac En raison de la

quantité d'énergie relativement grande associée au proces-

sus d'expansion, les spécialistes s'efforcent depuis long-

temps de mettre au point des moyens efficaces et pratiques

pour réaliser une telle expansion.

Outre l'expansion de la perlite, il existe un certain nombre d'opérations industrielles qui nécessitent

le chauffage, jusqu'à des températures élevées, de maté-

riaux fragmentés en particules Par exemple, il existe d'

autres produits minéraux qui peuvent être expansés par sé-

chage ou par application de chaleur; parmi de tels pro- duits, on peut notamment citer la vermiculité, quelques

types d'argile ou de schiste, l'obsidienne Même des maté-

riaux organiques tels que des grains de céréales peuvent être expansés par mise en oeuvre d'un traitement à une

température élevée, quoique comprise dans un autre inter-

valle de température que pour des produits minéraux.

Dans l'art antérieur, il existe un certain nom-

bre de procédés et de dispositifs utilisés pour expanser un matériau fragmenté en particules, et plus spécialement un minerai de perlite Un exemple typique d'un procédé classique utilisé pour expanser un minerai de perlite est celui décrit dans le brevet US N O 2 639 132 Un minerai de perlite fragmenté en particules est introduit au fond d'un four en forme de colonne avec de grandes quantités d'air

chauffé et une flamme, l'opération d'expansion étant ef-

fectuée pendant que la perlite est déplacée de bas en

haut à travers le four L'expansion de la perlite est ré-

alisable aussi dans un four rotatif, de la manière décri-

te dans le brevet US N O 2 602 782.

Chacun de ces procédés est utilisable pour expan-

ser de la perlite fragmentée en particules; toutefois, la technique du four rotatif est caractérisée par d'importants

frais dus à l'importante consommation d'énergie, le rende-

ment n'étant que modéré L'opération d'expansion de la per-

lite dans un four vertical o les particules sont déplacées de bas en haut avec la flamme et l'air chauffé présente les inconvénients d'être thermiquement inefficace et d'aboutir

à une expansion non uniforme des particules.

Outre ces procédés, il existe des moyens consis-

tant à introduire le matériau à expanser à l'extrémité su-

périeure d'un four en forme de colonne Le brevet US N O 3 627 285 décrit un dispositif dans lequel le matériau

à expanser tombe de haut en bas à travers la portion cen-

trale d'un four qui s'étend verticalement et qui est é-

quipé d'un certain nombre de braleurs disposés sur les parois latérales et qui dirigent des gaz chauds vers ce matériau Les brevets US No 250 877, N O 2 625 512 et N O 252 190 décrivent tous un dispositif réalisant une

expansion de perlite, o le matériau à expanser est intro-

duit à l'extrémité supérieure d'un four en forme de colon-

ne équipé d'un brûleur dirigeant une flamme de haut en

bas le long de la ligne axiale centrale du four L'intro-

duction du matériau, qu'il s'agit d'expanser, à l'extrê-

mité supérieure d'un four orienté verticalement, et le fait que l'on dirige la flamme de haut en bas à travers le four sont tous deux des aspects de la présente invention

mais, ainsi que cela ressortira clairement de la descrip-

tion qui va suivre, des différences significatives entre les susdits dispositifs de l'art antérieur et ceux qui font l'objet de la présente invention rendent ces derniers

significativement plus efficaces que les dispositifs con-

nus et utilisés dans l'art antérieur.

Le but essentiel de la présente invention est

de pourvoir à des moyens permettant de chauffer efficace-

ment de grandes quantités de matériau fragmenté en parti-

cules.

Un autre but de l'invention est de pourvoir à un procédé permettant d'expanser une perlite fragmentée en particules, lequel procédé est thermiquement plus efficace

que les procédés classiques.

Encore un autre but de la présente invention est de pourvoir à un procédé pour expanser de la perlite sous forme de particules à des vitesses significativement plus élevées que par mise en oeuvre de méthodes classiques tout

en utilisant moins d'énergie par tonne de perlite expansée.

D'autres buts et avantages de l'invention appa-

raitront en partie au cours de la description qui va sui-

vre, et en partie pourront être déduits de cette descrip-

tion ou pourront être appris par suite de la mise en oeu-

vre de l'invention Les buts et avantages de l'invention

peuvent être réalisés et atteints au moyen des disposi-

tions plus particulièrement spécifiées dans les revendi- cations. On peut résumer l'invention comme suit: pour

atteindre les buts susspécifiés et conformément aux prin-

cipes de mise en oeuvre de l'invention tels qu'ils sont appliqués et décrits dans leurs grandes lignes ici, le dispositif qui fait l'objet de l'invention comprend des

moyens pour chauffer des solides fragmentés en particules.

Le dispositif en question comporte un four cylindrique, orienté verticalement, possédant une partie supérieure et

une partie inférieure Un brûleur agencé sur la partie su-

périeure du four est disposé de manière à diriger une flam-

me de haut en bas le long de la ligne axiale centrale du four Des moyens établis dans la partie supérieure du four introduisent les solides, fragmentés en particules, dans le four en plusieurs emplacements Lesdits moyens pour introduire les solides fragmentés en particules comportent

plusieurs têtes distributrices entourant le brûleur Cha-

cune des têtes distributrices comprend une portion de con-

duit disposée de manière à diriger un courant des solides fragmentés en particules à la fois de haut en bas et vers la ligne axiale centrale du four afin de placer lesdits

solides dans la flamme De préférence, la portion de con-

duit des moyens pour l'introduction des solides fragmentés

en particules comprennent une conduite d'entrée et une con-

duite directrice qui sont raccordées l'une à l'autre La

conduite directrice est de préférence disposée selon un an-

gle compris entre 30 et 45 degrés par rapport à la verti-

cale, Le procédé pour expanser un minerai de perlite fragmenté en particules comprend les étapes consistant à diriger une flamme de haut en bas le long de l'axe central d'un four cylindrique disposé verticalement Le minerai

de perlite est introduit dans le four en plusieurs empla-

cements répartis radialement autour de la flamme à l'ex-

trêmité supérieure du four Le minerai de perlite est di-

rigé de haut en bas et vers l'axe central du four afin de

placer ledit minerai de perlite à l'intérieur de la flam-

me pendant que le minerai de perlite descend à travers le four De préférence, le minerai de perlite est introduit dans le four en plus de quatre emplacements établis à l'extrémité supérieure du four Il est aussi considéré comme préférable que le minerai de perlite soit introduit dans le four selon un angle,par rapport à la verticale,

compris entre 30 et 45 degrés.

Un mode de réalisation préféré de la présente

invention est représenté sur les dessins ci-annexés, les-

quels dessins, qui font partie intégrante de la descrip-

tion, illustrent un mode de réalisation de l'invention et,

conjointement avec la description, servent à expliquer les

principes de ladite invention.

La figure 1 de ces dessins est une vue générale, représentée en élévation, du dispositif selon la présente

invention, montrant le four orienté verticalement en combi-

naison avec d'autres équipements coopérant avec le four.

La figure 2 est une vue er(coupe verticale par-

tielle de la partie supérieure du four, montrant les mo-

yens pour introduire, dans le four, le matériau fragmenté

en particules.

La figure 3 est une vue en coupe transversale ho-

rizontale selon 3-3 de la figure 2 et montre les moyens

d'introduction du matériau fragmenté en particules à l'ex-

trêmité supérieure du four.

La figure 4 est une vue de l'une des portions de conduite de la tête distributrice, illustrant la forme

de l'ouverture débouchant dans l'intérieur du four.

Il doit être bien entendu,toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière

une limitation.

On décrit ci-après en détail le susdit mode de réalisation préféré de l'invention. Un exemple, bien entendu non limitatif, dudit mode de réalisation préféré de l'invention est illustré

dans les dessins ci-annexés.

Si l'on se reporte à la figure 1, on peut

constater que l'appareil utilisable pour chauffer des so-

lides fragmentés en particules, désigné par la référence générale 10, comprend essentiellement un four cylindrique

12 l orienté verticalement et possédant une partie supé-

rieure 14 et une partie inférieure 16 Tel qu'il est re-

présenté de la manière la plus claire à la figure 2, ce four comprend une enveloppe intérieure 18 et une enveloppe extérieure 20 entre lesquelles est placé un calorifugeage 22 pour réaliser l'isolation thermique Il est considéré

comme préférable que le calorifugeage soit capable de sup-

porter la température associée au fonctionnement du dispo-

sitif, et on a constaté qu'un calorifugeage fibreux est intéressant à utiliser à cette fin On préfère aussi que l'enveloppe intérieure du four soit construite en acier inoxydable qui supporte la température de régime du four

et possède les propriétés mécaniques nécessaires pour cons-

truire le dispositif Selon le mode de réalisation repré-

senté'et décrit ici, le dispositif mesure approximative-

ment 1,22 mètre de diamètre, cependant que le diamètre

intérieur est de 0,76 mètre Bien que les dimensions d'en-

combrement du four ne soient pas critiques, la taille du

dispositif décrit se prête bien à un fonctionnement en opé-

ration continue pour l'expansion de perlite à une vitesse

d'approximativement cinq à six tonnes à l'heure.

Conformément à l'invention, l'appareil comporte un brûleur monté à la partie supérieure du four et agencé de façon à diriger une flamme de haut en bas le long de la ligne axiale centrale du four Dans le mode de réalisation décrit ici, et représenté de la manière la plus claire sur

les figures 2 et 3, la partie supérieure 14 du four 12 com-

porte une ouverture 24 dans laquelle est placé un brûleur servant à diriger une flamme de haut en bas le long de la ligne axiale centrale du four Le brûleur peut être de n' importe quel type classique, mais on a obtenu un succès particulier avec un brûleur Maxon à rétention de flamme, comportant des buses ayant des diamètres de 150 à 200 mm de diamètre environ Comme combustible pour alimenter le brûleur, on peut utiliser du gaz naturel, mais on peut tout aussi bien utiliser des gaz liquéfiables, tirés du pétrole, de même que du propane et du butane En outre,

on-peut aussi utiliser, lors de la mise en oeuvre de l'in-

vention, des brûleurs utilisant une huile de pétrole d'une

qualité légère.

Conformément à l'invention, la partie supérieure du four comporte en outre des moyens pour introduire dans le four, en plusieurs emplacements, des solides fragmentés en particules Dans le mode de réalisation décrit ici, et

représenté de la manière la plus claire à la figure 2, l'ap-

pareil comporte des têtes distributrices 26 qui entourent le brûleur et comporte chacune une portion de conduit 28

disposée de façon à diriger un courant des solides frag-

mentés en particules, aussi bien de haut en bas que vers

la ligne axiale centrale du four 12, afin d'amener un so-

lide fragmenté en particules, jusque dans la flamme du brû-

leur.

De préférence, les têtes distributrices 26 com-

prennent une enveloppe métallique 28 contenant un isolant

thermique, ou calorifuge, 30, entourant la portion de con-

duit Un succès particulier a été constaté en utilisant un

matériau réfractaire coulable, tel que de la magnésie cou-

lable classique, pour constituer ce calorifuge Il est aus-

si considéré comme préférable que la portion de conduit comporte un conduit d'entrée 32 et un conduit 34, dirigeant le courant de particules solides et raccordé au conduit

d'entrée 32 Afin de diriger le courant de particules so-

lides, s'écoulant dans le conduit directeur 34, de haut

en bas et vers la ligne axiale centrale du four, ledit con-

duit directeur 34 est disposé selon un angle de 30 à 45 degrés par rapport à la verticale Ainsi que la figure 2

le montre de la manière la plus claire, le conduit direc-

teur 34 est agencé selon un angle d'approximativement 45 * degrés par rapport à la verticale Pour un four ayant un

diamètre intérieur de 0,76 mètre, l'extrémité la plus in-

térieure du conduit directeur peut être située à approxi-

mativement 355 millimètres de la ligne axiale centrale du

four, et l'on obtient ainsi le résulat désiré.

Le conduit directeur 34 est représenté de la ma-

nière la plus cl:aire sur les figures 2 et 4, comme formant

un orifice rectangulaire 35 situé à l'intérieur du four.

On peut avoir recours, pour diriger les particules soli-

des jusque dans le four, à d'autres moyens tels que des déflecteurs (non représentés), ou bien on peut donner à la forme de l'orifice ménagé dans le conduit directeur, une

autre configuration que celle représentée à la figure 4.

Comme on l'a représenté à la figure 2 pour le mode de réalisation préféré, les conduits d'entrée 32 sont disposés verticalement et sont raccordés à unie source du

matériau fragmenté en particules à introduire dans le four.

Comme le montre la figure 2, les conduits d'entrée 32 sont

raccordés avec l'intérieur d'un préchauffeur 36 Aux don-

duits d'entrée sont associés des moyens pour ajuster le dé-

bit d'écoulement du matériau fragmenté en particules dans lesdits conduits d'entrée afin de commander et régler le débit total d'écoulement dudit matériau à l'intérieur du four Ces derniers moyens tels que représentés à la figure

2 pour le mode de réalisation préféré, comprennent une sé-

rie d'orifices réglables 38 ménagés dans le fond du pré-

chauffeur 36, qui sont utilisables pour régler le débit d'écoulement du matériau, fragmenté en particules dans les

conduits d'entrée 32.

Il est aussi considéré comme préférable d'utili-

ser des moyens adéquats permettant de régler le débit d'é-

coulement du matériau fragmenté en particules, dans chaque conduit directeur 34 Dans le présent mode de réalisation, et ainsi que les figures 2 et 3 le montrent de la manière

la plus claire, l'appareil comporte des moyens pour injec-

ter de l'air comprimé dans chacun des conduits directeurs 34 De préférence, les conduits 40 d'injection d'air sont placés en alignement coaxial avec le conduit directeur 34 respectivement correspondant Les conduits d'injection

d'air sont raccordés avec un collecteur-distributeur d'in-

jection d'air 42 entourant l'extrémité supérieure du four.

Bien que l'on puisse utiliser une alimentation d'air com-

mune pour tous les conduits 40 d'injection d'air, on peut

aussi avoir recours à une commande réglant individuelle-

ment l'injection d'air dans chacune des buses particuliè-

res d'injection d'air, afin de maîtriser mieux encore le

débit d'écoulement du matériau solide fragmenté en parti-

cules, dans les conduits directeurs individuels.

Après l'introduction du matériau solide fragmen-

té en particules, dans le four et dans la flamme dirigée

le long de la ligne axiale centrale dudit four, le maté-

riau est expansé ainsi qu'on le décrira plus en détail ci-après A la fois sous l'influence de la pesanteur et du souffle de la flamme du brûleur dirigée de haut en bas,

il tombe et est reçu par une trémie réceptrice 44 repré-

sentée à la figure 1 Selon un mode de réalisation préfé-

ré, de l'air est admis à passer à travers la trémie 44, et

de la chaleur est extraite du matériau sortant à l'extrê-

mité inférieure du four 16 L'air chauffé est admis à pas-

ser de bas en haut dans un conduit 46 de préchauffeur et

est utilisé dans le préchauffeur 36 pour chauffer le maté-

riau solide avant son introduction dans le four En aval de la trémie réceptrice 44 est agencé un autre échangeur de chaleur qui est en fait un récupérateur 48 de chaleur

primaire De l'air est introduit dans le susdit récupéra-

teur de chaleur primaire et l'air ainsi préchauffé est dirigé dans un conduit 50 de récupérateur pour servir à

la combustion du combustible dans le brûleur à l'extrêmi-

té supérieure du four.

De préférence, l'appareil comporte un second ré-

cupérateur de chaleur 52 qui sert aussi à extraire de la

chaleur à partir du matériau expansé.

L'appareil décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante Bien que le dispositif qui fait l'objet de la

présente invention ait été décrit ci-dessus en se réfé-

rant à un appareil pour le chauffage de matériaux, il trouve une application particulièrement intéressante pour

chauffer et expanser des minéraux tels que la perlite.

L'appareil en question a été utilisé pour expanser du mi-

nerai de perlite fragmenté en particules, et on a pu dé-

montrer que son utilisation constitue un progrès signifi-

catif par rapport à la Mise en oeuvre de procédés classi-

ques aussi bien en ce qui concerne la vitesse à laquelle

le minerai de perlite peut être expansé qu'en ce qui con-

cerne la consommation d'énergie associée au processus d'ex-

pansion.

Conformément à l'invention, le procédé pour ex-

panser un minerai de perlite comprend d'abord l'opération consistant à diriger la flamme de haut en bas le long de

la ligne axiale centrale d'un four cylindrique disposé ver-

ticalement Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, le brûleur

utilisé pour obtenir une telle flamme peut être de cons-

truction classique Un procédé préféré pour faire fonction-

ner le dispositif décrit, et une partie du procédé préféré pour expanser le minerai de perlite, consiste à utiliser du gaz naturel en combinaison avec de l'air préchauffé, et

ce avec un rapport de l'air au gaz compris dans l'interval-

le s'étendant de 8:1 à 11:1 Plus avantageusement, ledit rapport de l'air au gaz est compris entre 9,5:1 et 10,5:1, et un fonctionnement du dispositif avec un rapport de l'air au gaz égal à 10:1 s'est avéra comme étant le plus avantageux De préférence, la température de la flamme est comprise entre environ 15350 C et environ 18700 C, et la flamme est généralement admise à s'étendre jusqu'à de 0,60 à 3,65 mètres vers le bas de la ligne centrale du

four d'expansion L'intervalle de longueurs de flamme con-

sidéré comme étant le plus avantageux s'étend entre 1,20 et 2,40 mètres, et le procédé a pu être exploité de la

manière la plus efficace avec une longueur de flamme éga-

le à approximativement 1,80 mètre Ainsi qu'on l'a déjà

indiqué ci-dessus, l'air admis au brûleur est de préféren-

* ce préchauffé, et le présent procédé a été mis en oeuvre

avec succès en utilisant de l'air à une température compri-

se entre environ-315 et 4800 C.

Conformément à l'invention, une étape addition-

nelle du procédé conforme à la présente invention consiste à intro-

duire le minerai de perlite dans le four en plusieurs em-

placements répartis radialement autour de la flamme, à 1 ' extrêmité supérieure du four De préférence, le minerai deperlite est introduit dans le four en plus de quatre

emplacements disposés à l'extrémité supérieure du four Ain-

si qu'on l'a décrit à propos du mode de réalisation repré-

senté aux figures 1 à 4, à titre d'exemple, le minerai de perlite est introduit en douze emplacements séparés, mais il ne faut pas perdre de vue que l'on peut utiliser plus ou moins d'emplacements selon la vitesse désirée d'amenée

du minerai de perlite.

Conformément à l'invention, le procédé en ques-

tion comprend en outre l'étape consistant à diriger le mi-

nerai de perlite vers le bas et vers la ligne axiale cen-

trale du four afin de placer le minerai de perlite à l'in-

térieur de la flamme au cours de sa descente à travers le

four De préférence, cette étape est réalisée en introdui-

sant le minerai de perlite selon un angle, par rapport à la verticale, compris entre environ 30 et 45 degrés Le procédé a été mis en oeuvre avec succès en introduisant le minerai de perlite selon un angle d'environ 45 degrés

par rapport à la verticale et en le dirigeant vers la li-

gne axiale centrale du four On estime que le mode d'intro-

duction du minerai de perlite dans le four, lorsqu'il est dirigé vers le bas et vers la ligne axiale centrale du four à partir de plusieurs emplacements situés autour de la flamme, a pour résultat de mélanger efficacement la perlite avec la flamme, en établissant ainsi des moyens efficaces pour chauffer le minerai de perlite jusqu'à une

température à laquelle son expansion devient possible.

Le minerai de perlite est de préférence intro-

duit dans le four sous l'influence de la pesanteur, bien

que l'on puisse utiliser des moyens permettant de maitri-

ser ou d'influencer le débit d'écoulement du minerai de

perlite au niveau des emplacements o il est introduit.

Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus dans le cas du mode de

réalisation du dispositif conforme à l'invention représen-

té, on peut introduire de l'air comprimé dans les conduits-

servant à diriger le minerai de perlitedans le four.

Il est considéré comme préférable que le minerai

de perlite soit préchauffé préalablement à son introduc-

tion dans le four, et l'on préfère en outre préchauffer le minerai de perlite avec de la chaleur récupérée à partir de la perlite expansée après le processus d'expansion De

cette manière, la consommation totale d'énergie pour l'ex-

pansion de Ya perlite est encore diminuée Un préchauffage

de minerai de perlite jusqu'à une température comprise en-

tre environ 93 et 1210 C s'est révélé avantageux lors de la

mise en oeuvre du procédé De la chaleur additionnelle pro-

venant de la perlite expansée par la mise en oeuvre du pro-

cédé selon la présente invention est utilisée aussi pour préchauffer l'air utilisé dans le brûleur Par suite de la combinaison des caractéristiques de formation de mélange

de la perlite avec la flamme, et par suite aussi de l'uti-

lisation efficace de la chaleur associée au processus d'ex-

pansion, la présente invention permet de réaliser l'expan-

sion de la perlite moyennant une consommation d'énergie

égale à approximativement 28 thermies par tonne de mine-

rai de perlite, voire même avec une consommation d'éner-

gie encore plus réduite L'expansion d'un minerai de per- lite avec un apport d'énergie inférieur à 44 thermies par tonne de perlite correspond à un progrès significatif par comparaison avec les procédés classiques d'expansion de perlite, plus spécialement compte tenu des quantités de minerai de perlite convertibles en mettant en oeuvre le

procédé conforme à l'invention.

Le transfert efficace de chaleur entre le mine-

rai de perlite préchauffé et la flamme à l'intérieur du four permet la mise en oeuvre du procédé à une vitesse de production telle qu'il soit possible d'expanser plus de

270 kilogrammes de minerai de perlite à l'heure Par ail-

leurs, selon le type de minerai de perlite qu'il s'agit de traiter, le procédé est capable de réaliser l'expansion de

perlite à des vitesses de production comprises entre en-

vron 4 080 et 5 440 kilogrammes-à l'heure Lors d'opéra-

tions classiques d'expansionde perlite, au cours desquel-

les de la perlite est admise à passer de bas en haut à tra-

vers un four sous l'influence d'une flamme et d'un courant

d'air, le processus d'expansion exige entre trois et qua-

tre secondes Par contre, lors de la mise en oeuvre du pro-

cédé selon la présente invention, l'expansion du minerai de perlite se trouve réalisée dans le four au cours d'un

temps total de séjour à l'intérieur du four, d'une durée in-

férieure à une seconde La durée dudit temps de séjour est

normalement comprise entre cinq et sept dixièmes de secon-

de.

Le procédé qui fait l'objet de la présente in-

vention n'exige pas le passage de grandes quantités d'air préchauffé à travers le four; de préférence, il n'utilise que de petites quantités d'air afin de maîtriser le débit du minerai de perlite dans le dispositifd'expansion Les techniques classiques ont recours à de grandes quantités d'air préchauffé pour faire monter le minerai de perlite

à travers le dispositif d'expansion Le procédé d'expan-

sion selon la présente invention est généralement mis en oeuvre sous une légère pression négative, comprise entre approximativement 12 et 50 millimètres d'eau, dans le four. Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus à propos d'un mode de réalisation de dispositif selon l'invention, la présente invention prévoit de préférence une isolation

thermique dans les parois latérales du four La combinai-

son d'une isolation thermique du four, d'un mélange intime du minerai de perlite avec la flamme à travers les seuls et uniques moyens permettant l'introduction du minerai de perlite dans la flamme à l'extrémité supérieure du four, et de l'utilisation de la chaleur du processus d'expansion pour préchauffer les matériaux admis à pénétrer dans le dispositif de traitement, a pour résultat la réalisation d'un procédé d'expansion de minerai de perlite permettant

l'expansion de grandes quantités de perlite à des vites-

ses significativement plus élevéesque par mise en oeuvre des procédés classiques, et en ayant recours à un apport

d'énergie significativement moindre.

Le mode opératoire décrit ci-dessus, permettant

de réaliser l'expansion d'un minerai de perlite, a été ef-

fectué dans un appareil possédant la configuration repré-

sentée sur les figures 1 à 4.

Ci-après sont donnés différents exemples, bien entendu non limitatifs, illustrant la mise en oeuvre de

l'invention.

Exemple 1

On introduit du minerai de perlite, à une vitesse

de 3 293 kg/heure, par l'intermédiaire de douze têtes dis-

tributrices En treize heures et quarante-quatre minutes, on expanse 46 792 kg de minerai de perlite "Antonito", en

utilisant 3 373 mètres-cubes de gaz naturel, avec un rap-

port de l'air au gaz égal à 10,2:1 L'opération consomme

approximativement 664 kilocalories par kilogramme de mine-

rai de perlite, et elle produit une perlite expansée pos-

sédant une densité apparente comprise entre 56 et 73,6 kilogrammes par'mètre-cube.

Exemple 2

On utilise le même appareil que celui dont on s'est servi dans l'exemple 1 pour expanser un minerai de perlite à une vitesse de 3 230 lg/heure, et l'on obtient

ainsi une perlite expansée possédant une densité apparen-

te comprise entre 73,6 et 94,4 kg/m 3 L'appareil consomme

3 084 m 3 de gaz naturel au cours d'une opération d'une du-

rée de quatorze heures et trente minutes, avec un rapport de l'air au gaz égal à 10,2:1 Il permet d'expanser 46 792 kg de minerai de perlite "Antonito" en consommant

584 kcal par kilogramme de minerai de perlite.

Ayant décrit l'invention en ayant recours à la

fois à une description générale et à des modes de réalisa-

tion préférés, il convient d'insister sur le fait que la portée de ladite invention n'est pas limitée à ceux-ci

et que sa portée est déterminée par les revendications qui

vont suivre.

Claims (19)

Revendications

1 Procédé pour expanser un minerai de perlite frag-

menté en particules, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant a) à diriger une flamme de haut en bas le long de l'axe central d'un four cyclindrique disposé verticalement; b> à introduire le minerai de perlite dans le four en

plusieurs emplacements répartis radialement autour de ladi-

te flamme à l'extrémité supérieure du dit four; et c) à diriger le minerai de perlite de haut en bas et vers l'axe central dudit four afin de placer ledit minerai de perlite à l'intérieur de ladite flamme pendant que le

dit minerai de perlite suit un parcours descendant à tra-

vers ledit four.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de ladite flamme est comprise entre

0,60 mètre et 3,66 mètres.

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de ladite flamme est comprise entre

1,22 mètre et 2,44 mètres.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit minerai de perlite est introduit dans ledit four en plus de quatre emplacements prévus à l'extrémité

supérieure dudit four.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit minerai est introduit dans ledit four selon un angle par rapport à la verticale, compris entre 30 et

degrés.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en

ce que-l'on introduit ledit minerai de perlite en douze em-

placements répartis autour de ladite flamme.

7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il suffit de moins une seconde environ pour que le

minerai de perlite passe à travers ledit four.

8 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'introduction dudit minerai de perlite s'effectue

principalement sous l'influence de la pesanteur.

9 Procédé selon la revendicatin 8, caractérisé en ce que l'on utilise de l'air comprimé pour régler le débit d'écoulement du minerai de perlite à chacun des emplace-

ments auxquels le minerai de perlite est introduit.

Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on réalise l'expansion dudit minerai de perlite

à une vitesse supérieure à 2 720 kilogrammes à l'heure.

11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé

en ce que l'on réalise l'expansion dudit minerai de per-

lite à une vitesse comprise entre 4 080 et 5 445 kilogram-

mes à l'heure.

12 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de préchauffage dudit minerai

de perlite avec de la chaleur récupérée à partir de la per-

lite après qu'elle a été expansée.

13 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de ladite flamme est comprise entre

1 5380 C et 1 871 'C.

14 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air pour la combustion servant à former ladite

flamme est préchauffé,iavec de la chaleur récupérée à par-

tir de la perlite après qu'elle a été expansée.

15 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit procédé réalise l'expansion dudit minerai avec un apport d'énergie inférieur à 44 thermies par tonne de

minerai de perlite.

16 Procédé pour expanser un minerai de perlite frag-

menté en particules, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant

a) à diriger une flamme, qui est à une température com-

prise entre 1 5380 C et 1 871 'C, de haut en bas sur une lon-

gueur de 1,22 mètre à 2,44 mètres le long de l'axe central d'un four cylindrique disposé verticalement b) à isoler thermiquement le dit four afin de diminuer les pertes de chaleur à travers ledit four;

c) à introduire du minerai de perlite à une vitesse su-

périeure à environ 2 720 kilogrammes à l'heure dans ledit four en plusieurs emplacements répartis radialement au- tour de ladite flamme à l'extrémité supérieure dudit four; d) à diriger le minerai de perlite vers le bas et vers l'axe central dudit four en faisant passer ledit minerai de perlite à travers une pluralité de conduits dirigés de façon similaire, afin de placer ledit minerai de perlite à l'intérieur de ladite flamme pendant que ledit minerai de perlite descend à travers ledit four, de façon telle

que ledit minerai de perlite est expansé après une exposi-

tion à ladite flamme d'une durée inférieure à environ une seconde, et avec un apport d'énergie, pour chauffer ledit minerai, inférieur à 44 thermies par tonne de minerai de perlite. 17 Dispositif pour chauffer des solides fragmentés en particules, caractérisé en ce qu'il comprend

a) un four cylindrique, disposé verticalement, possé-

dant une partie supérieure et une partie inférieure; b) un brûleur agencé à la partie supérieure du dit four et disposé de manière à diriger une flamme de haut en bas le long de la ligne centrale axiale dudit four; c) des moyens, agencés à la partie supérieure dudit

four, pour introduire lesdits solides fragmentés en par-

ticules dans ledit four en plusieurs emplacements, lesdits

moyens d'introduction comportant plusieurs têtes distribu-

trices entourant ledit brûleur et comportant chacune une

portion de conduit disposée de manière à diriger un cou-

rant desdits solides fragmentés en particules aussi bien vers le bas que vers la ligne centrale axiale dudit four afin de placer lesdits solides fragmentés en particules

dans ladite flamme.

18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites têtes distributrices comprennent une

enveloppe métallique contenant une isolation thermique en-

tourant ladite portion de conduit.

19 Dispositif selon la revendication 18, caractéri-

sé en ce que ladite portion de conduit comporte un conduit d'entrée et un conduit directeur raccordé avec ledit con-

duit d'entrée, ledit conduit directeur étant disposé se-

lon un angle de 30 à 45 degrés par rapport à la verticale.

Dispositif selon la revendication 19, caractéri-

sé en ce que ladite portion de conduit comporte des moyens

pour injecter de l'air comprimé dans ledit conduit.

21 Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdits moyens pour injecter de l'air comprimé

injectant ledit air dans une direction se trouvant en ali-

gnement coaxial avec l'axe dudit conduit directeur.

22 Dispositif selon la revendication 19, caractéri-

sé en ce que ledit conduit d'entrée est sensiblement verti cal. 23 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que ledit four est disposé de façon à expanser un minerai de perlitè, ledit four ayant un diamètre intérieur égal à environ 0,91 mètre, ledit dispositif comportant en

outre douze têtes distributrices possédant chacune une por-

tion de conduit disposée de manière à diriger un courant

de minerai de perlite vers le bas et vers la ligne centra-

le axiale dudit four, ladite portion de conduit étant dis-

posée selon un angle d'environ 45 degrés par rapport à la verticale, et l'extrémité intérieure de ladite portion de

conduit étant située à environ 0,355 mètre de la ligne cen-

trale axiale dudit four.