Brevet FR2008276A1 — publié le 19700116

L'invention concerne un procédé et une installation pour la fabrication d'argile boursouflée. L'argile boursouflée est en général fabriquée à partir d'argile, qui est par elle-m8me susceptible de gonfler ou qui comporte des composants qui entraînent, à certaines températures déterminées, un boursouflement de la matière. De cette façon, on peut fabriquer des composants pour le béton ou analogue qui ont un poids spécifique très faible, de sorte que le poids du béton est relativement faible. L'argile boursouflée peut également s'appliquer comme matière isolante, dans divers usages. L'argile boursouflée est,-en général, fabriquée dans un four de combustion ayant la forme d'un tambour rotatif, les gaz de combustion chauds et les granulés à traiter pour obtenir de l'argile boursouflée s'écoulant à contre-courant. De cette façon, on obtient une utilisation relativement bonne des quantités de chaleur mises en Jeu. Cependant, très souvent le résultat obtenu ne donne pas satisfaction. Les granulés d'argile boursouflée doivent être, en règle générale, réguliers, avoir la forme sphérique, les sphères ayant un diamètre d'environ 4 à 12 mm et de préférence 10 mm Lors de la fabrication comme mentionné ci-dessus, très souvent on n'obtient pas ce résultat. On obtient bien str un effet de gonflement, cependant on n'obtient pas de granulés sphériques.La surface superficielle des granulés est très souvent fissurée, ce qui réduit entre autres la résistance des granulés, et a une conséquence défavorable dans le béton ainsi fabriqué. L'invention a pour but la création d'un procédé permettant la fabrication d'argile boursouflée, d'une qualité irréprochable, procédé qui, cependant, n'est pas plus onéreux que les procédés connus. Le procédé selon l'invention est essentielleQ ment caractérisé par ce que l'élévation de température dans le four de combustion s'obtient par un écoulement de adme senssalors que l'extraction d'eau du granulé à l'aidé des gaz de sortie du four de combustion s'obtient par un écoulement à contre-courant. A l'encontre du procédé selon l'invention, à savoir l'utilisation d'un écoulement direct dans le four de combos tion, s'opposait tout d'abord l'idée que les écoulements directs n' entraient une utilisation non la meilleure des quantités de chaleur car dans un écoulement direct Qn obtient dans le meills-ss des cas une température de mélange régulière, entre les granulés et les gaz de chauffage, de grandes quantités de chaleur étant perdues puisque ces gaz de sortie ne peuvent être utilisés ultérieurement. Comme,cepen- dant,l'invention utilise ces gaz de sortie pour l'extraction d'ear, on n'a pas les pertes de chaleur que l'on craignait.Le procédé selon l'invention n'est ril moins @as aussi onéreux que les procédés à contre-courant connus, en ce qui concerne le bilan calorifique. L'avantage le plus important de l'écoulement direct, selon l'invention,des granulés dans le four de combustion réside dans le fait que, de cette façon, le granulé-est amené très rapidement à des températures relativement élevées. Par un chauffage rapide par suite des hautes températures au voisinage du brûleur, on n'obtient pas les fissures mentionnées. La raison de cela peut se voir dans le fait que le chauffage rapide ne laisse pas le temps à la surface extérieure des granulés dese durcir suffisamment, l'opé- ration de gonflement s'effectuant bien avant qu'un tel durcissement ne se fasse. Le durcissement de la surface superficielle s'effectue seulement après l'opération de gonflement, ce qui entraîne une forme régulière sphérique du granulé. Grâce à l'invention, on peut ainsi obtenir des granulés de forme irréprochable avec un apport calorifique moyen ou même faible. Un autre avantage de l'invention est constitué par le fait que le four de combustion selon l'invention peut avoir une longueur plus faible que les fours de combustion connus. Pour réaliser l'opération de gonflement selon l'invention, il suffit d'avoir un temps de contact relativement réduit entre les gaz de combustion chauds et les granulés. Une longueur de four plus petite amène ainsi une réduction considérable du prix de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu que les granulés, à la sortie du four de combustion, sont amenés dans une installation de refroidissement dans laquelle les granalés sont refroidis à l'aide d'air, en contre-cou ra@t et par ce que l'air de refroidissement réchauffé est utilisé comme air comburant dans le four de combustion. L'invention utilise ainsi le procédé de l'écoulement à courant direct non seulement pour l'évacuation de l'eau, mais également pour le refroidissement des granulés. L'invention permet ainsi une économie considérable de chaleur. Comme selon l'invention on amène l'air considérablement réchauffé, provenant de l'installation de refroidissement dans le brûleur, on peut y atteindre des températures suffisantes avec des quantités très faibles de combustible. L'invention s'étend également à une installation pour l'application du procédé ci-dessus ou similaire L'installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est tout d'abord caractérisée par ce que les granulés, à la sortie du four de combustion, sont amenés dans une installation de refroidissement, dans laquelle les granulés sont refroidis à l'aide d'air, en contre-courant, et par ce que l'air de refroidissement rdchauffé est utilisé comme air comburant dans le four de combustion. Selon une autre caractéristique, dans l'installation de refroidissement ayant la forme d'un tambour rotatif sont prévus des organes de retournement de matières pour les granulés, ces organes pouvant, en particulier, avoir la forme de pelles ou de dispositifs de transport. Il est recommandé, lorsque le tambour de refrol- dissement possède également un maçonnage, que l'épaisseur de ce ma çonnage décroisse tans la direction du cheminement des granulés De cette façon, on peut également réduire les frais de maçonnage du tambour de refroidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation pour l'extraction d'eau comporte un brailleur auxiliaire Le rendement calorifique de ce brûleur est toutefois beaucoup plus faible que celui du brûleur du four de combustion. L'installation pour l'extraction d'eau est notamment réalisée sous forme de tambour double, le dispositif de chauffage agissant avant tout sur l'intérieur du tambour alors que le granulé est tout d'abord amené dans le tambour annulaire extérieur. Par une telle forme de tambour, on peut considérablement réduire la longueur de l'installation d'extraction d'eau. On réduit ainsi des pertes calorifiques. Des granulés, qui passent tout d'abord dans le tambour annulaire ,ont une température relativement faible et sont pré-chauffés dans ce tambour annulaire. A la suite de cela, les granulés pénètrent dans le tambour intérieur, et arrivent de cette façon dans une zone de température plus élevée. Par suite de la réalisation particulière dé l'installation selon 11 invention, pour ltextraction d'eau il est suffisant que le maçonnage ne soit -prévu que dans la zone du brûleur L'invention est représentée sur le dessin cijoint, dans lequel l'unique figure représente un mode de réalisation de l'invention de façon schématique, vu en plan et en coupe horizontale. L'installation selon l'invention est constituée essentiellement de trois parties, à savoir : le four 1, le dispositif de refroidissement 4 et l'installation 8 qui permet l'extraction de l'eau. Ces trois parties ont sensiblement la même longueur et sont réalisées chacune sous forme de tambours rotatifs. Pour rendre plus clair le fonctionnement, on a indiqué les écoulements de matières et de gaz; à savoir le chemin des granulés a été représenté par des lignes en tiretés et le chemin de l'air de combustion ou des gaz de sortie par des traits mixtes. Le brûleur de chauffage du tendeur de combustion 1 porte la référence 10 et le brûleur de chauffage de l'installation 8 porte la référence 9. En règle générale, on utilise des brûleurs à mazout; on peut cependant également imaginer des brûleurs à gaz. L'alimentation en mazout vers ces brûleurs n'a pas été représentée. La maçonnerie de l'installation de refroidissement 4 porte la éésence 7. Il est prévu des déflecteurs 5 de la matière, sur 12 paroi intérieure 6 de cette maçonnerie; ces déflec- tueurs en forme de pelles permettent que les granulés soient toujours soulevés par suite de la rotation de l'installation de refroidissement 4 en forme de tambour, et tombent librement au travers du tambour. De cette façon, l'air de refroidissement 15 arrive en contact, intime avec la veine de matière 16. En règle générale, il est recommandé d'avoir une installation de refroidissement aussi longue que le four de combustion, car on peut alors obtenir un bon réchauffement d'une quantité d'air aussi faible que possible. A l'extrémité de l'installation de refroidissement 4 tournée vers le four de combustion, on extrait l'air de refroidissement hors du tambour par aspiration, et cela grâce à la machine soufflante 17 par la conduite 18, vers le four de combustion où cet air sert d'air comburant pour la flamme du brûleur 10. Entre le tambour de combustion 1 et 19instal- lation de refroidissement 4, est prévue une installåtion de 'trans- mission 2 pour les granulés, alors que pour les gaz de sortie est prévueune installation d'évacuation 3, en particulier à 'la périphérie du tambour,. Derrière l'installation d'évacuation des gaz brûlés, il est prévu des papillons de laminage 19 permettant d'amené ner des gaz brûlés soit vers la cheminée 20, soit au travers de la conduite 21 vers l'installation pour la séparation de l'eau Les granulés sont amenés en 22 dans l'installation d'évacuation d'eau. Les granulés passent dans le tambour annulaire 13 pour passer à l'extrémité 23 à l'intérieur du tambour 12. Le dispositif de liaison pour les granulés, entre 19installa- tion 8 et le four de combustion 11, porte la référence 24. Dans l'installation 8, les gaz de sortie passent par la conduite 21 et les gaz de combustion du brdleur 9 rencontrent les granulés à contre-courant. Derrière la sortie des gaz de combustion, hors de l'installation 8, il est prévu un cyclone 25 pour l'élimination des poussières du gaz brûlé. Ce cyclone est monté en amont de la machine soufflante 26, qui envoie le gaz brûlé à l'air libre. A la place de la machine soufflante ou en complément de celle-ci, on peut également prévoir une cheminée. Le maçonnage partiel de l'installation 8 porte la référence 14. L'installation fonctionne comme suit Les granulés sont amenés dans l'installation 8. Dans cette installation, les granulés sont chauffés si fortement qu'ils ont une température de 4000 Celsius à l'entrée du four de combustion 1. Les granulés sont à ce moment pratiquement totalement secs. La flamme du brûleur 8 dans le four de combustion produit une température d'environ 14000 Celsius. les granulés introduits arrivent directement dans la zone la plus chaude de ce four de combustion, ce qui produit sans transition l'opération de gonflement. A l'extrémité du four de combustion, les granules et les gaz de sortie ont pris une température moyenne de 10000C. Les granulés sont amenés par l'installation 2 dans l'installation de refroidisse ment, où ils cèdent la plus grande partie de la chaleur a air de refroidissement 15. L'air de refroidissement est tout d'abord réchauffé dans l'installation de refroidissement 4 par les granulés et il est amené à une température d'environ 4000C dans la conduite 18 du brûleur 8. Lors du démarrage de l'installation, on règle tes clapets 19 de façon à ce que la cheminée 20 produise le tirage néces- saire. Lorsque le réchauffement du tambour est suffisant, les gaz de combustion sont alors dirigés totalement ou en plus gra@d@ partie vers la conduite 21. A l'entrée il de l'installation 8, on peut également mélanger de l'air frais au gaz de-sortie, dans le cas où on souhaite avoir une température dsair différente, de façon à exclure un réchauffement trop grand des granulés dans l'installation 8. En règle générale, il est recommandé d'avoir à l'entrée des gaz dans l'installation 8 une température d'environ 6000C, I1 est bien évident que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra procéder à des variantes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la fabrication d'argile boursouflée, selon lequel des granulés en argile, auxquels sont mélangés des composants, le cas échéant, sont amenés en continu vers le four de combustion, et sont réchauffés à la température de gonflement, procédé caractérisé par ce que l'élévation de température dans le four de combustion s'obtient par un écoulement de même sensfalors que l'extraction d'eau du granulé à l'aide des gaz de sortie du four de combustion s'obtient par un écoulement à contre-courant, ce qui donne des granulés de forme régulière 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ce que les granulés à la sortie du four de combustion, sont amenés dans une installation de refroidissement, dans laquelle les granulés sont refroidis à l'aide d'air, en contre-courant, et par ce que l'air de refroidissement réchauffé est utilisé comme air comburant dans le four de combustion. 30) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une ou les deux revendications précédentes, caractérisée par ce qu'à l'extrémité du four de combustion il est prévu une installation pour une évacuation séparée des granulés et des gaz brûlés 4 ) Installation selon 19une ou plusieurs deg revendications précédentes, caractérisée par ce que 19installation de refroi dissementyen forme de tambour rotatif, comporte des dispositifs de retournement pour les granulés. 5 ) Installation selon l'une ou plusieurs des revendica tions précédentes, caractérisée par ce que les dispositifs de retournement ont la forme de pelles ou de convoyeurs réalisés sur la paroi intérieure du tambour. 60) Installation selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par ce que l'épaisseur de la maçonnerie du tambour de refroidissement décroit dans la direction du cheminement des granulés. 70) Installation selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par ce que l'installation pour l'éva- cuation d'eau est auxiliairement chauffée par un brûleur dont le rendement calorifique est toutefois notablement plus faible que celui du brûleur du four de combustion. 80) Installation selon 19une ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par ce que l'installation pour 19éva- cuation d'eau a la forme d'un double tambour, 19installation de chauffage agissant tout d'abord sur le tambour intérieur alors que les granulés sont abord amenés dans le tambour annulaire extérieur 90) Installation selon ltune ou plusieurs des revendications précédentes, caractérisée par ce que lcinstallation pour l'évacuation d0eau ne comporte une maçonnerie que dans la zone cor respondant au brûleur