Brevet FR2043584A1 — publié le 19710219

1838,3 1 2043584 La présente invention se rapporte à tm procédé perfectionné pour la fabrication de clxnker de cimenterie à partir d'une matière brute calcinée bu non calcinée et à un appareil approprié pour la mise en oeuvre de ce procédé. 5 II a déjà été, proposé antérieurement de nombreux procédés pour la fabrication du ciment et plusieurs de ces procédés ont Tait 1-objet" .d'applications, considérables dans la fabrication industrielle du ciment et des produits à base dë ciment. Pour la fabrication du ciment Portland, on calcine, puis 10 on cuit des matières premières de base de fabrication du ciment qui sont constituées dans -rai exemple "type par de la chaux, de la silice, du kaolin , de l'hématite et du carbonate de magnésium. La réaction chimique primaire qui se produit pendant la calcina-tion consiste dans la dissociation des carbonates en oxydes tandis 15 que la cuisson (formation du dlinkey), qui s'effectue à des températures très supérieures à celle de la calcination comporte un début de fusion et une agglomération qui se traduit par la formation de. certaines phases minérales, en partant des oxydes. Les clinkers sont ensuite broyés avec du gypse pour produire le 20 ciment final. Il est connu depuis longtemps que les phases de calcination et de cuisson peuvent être exécutées aussitôt l'une après l'autre au moyen d'un four rotatif dans lequel la matière brute traverse tout d'abord une zone qui est portée à la température de calcina-25 tion puis une zone portée à la température de cuisson. En^ outre, la demande de brevet Japonais n° 6591 du 22 Novembre 1963 déposée par Nobuyoshi SHIBAIA décrit-un procédé dans lequel on exécute la calcination et la cuisson en introduisant la matière brute pulvérisée dans un courant tourbillonnaire de gaz 30 chauffés'à haute température. Dans ce procédé, on introduit tan-gentiellement un mélange en combustion de combustible et d'air ou d'oxygène dans la partie supérieure d'un réacteur tubulaire disposé verticalement pour produire un courant tourbillonnaire descendant de gaz en combustion. Un deuxième courant de gaz en 35 combustion est projeté axialement en courant ascendant du bas du réacteur en direction d'un conduit commun de sortie des gaz qui est situé à la partie supérieure du réacteur. La matière brute . pulvérisée est introduite par un conduit qui débouche en un point excentrique dans la partie supérieure du réacteur et elle est 40-,., entraînée, .tout d'abord par le courant extérieur tourbillonnaire 70 18383 2043584 . 2 descendant puis par le courant central ascendant. Lorsque les particules s'élèvent et retombent dans les courants de gaz de combustion, elles croissent en dimension par agglomération et finalement, deviennent suffisamment lourdes pour descendre au ^ fond du réacteur, où elle sont extraites, efct qualité de produit cuit ou clinker, par un conduit approprié. Le réacteur peut éventuellement être également muni d'orifices intermédiaires par où on introduit une quantité supplémentaire de combustible, d'air ou d'oxygène dans une direction tangentielle. 10 un. inconvénient du procédé décrit plus haut consiste en ce qu'une proportion appréciable- des particules peut être entraînée par le courant tourbillonnaire descendant dans la sortie de produits avant que ces particules n'aient été entièrement cuites, c'est-à-dire transformées en clinker, de sorte que le produit man-15 que alors d'uniformité, aussi bien en ce qui concern^La composition des particules qu'en ce qui concerne leur dimension. Pour la calcination dés mélanges de ciment brut préalablement à leur introduction dans-un four rotatif dans lequel s'effectue la phase de cuisson, il a déjà été proposé d'utiliser (brevet de la République Fédérale d'Allemagne mis à l'inspection publique sous le n° 1 244 340) un réacteur tubulaire à l'extrémité inférieure duquel on introduit la matière brute pulvérisée, cette matière étant entraînée vers le haut dans un courant de gaz de chauffage, en direction de l'extrémité supérieure du réacteur, à laquelle le gaz chargé de poudre passe dans un séparateur à cy-clone pour la récupération du produit calciné. Dans une autre forme de réalisation de cet appareil, la matière brute pulvérisée est introduite, en même temps qu'un gaz porteur, par des ouvertures tangentielles formées à l'extrémité supérieure du réacteur, 2Q de façon à tourbillonner dans le même sens qu'un courant ascendant de gaz chauds qui est introduit tangentieîlement à l'extrémité inférieure du réacteur. Les particules de poudre sont appliquées par la force centrifuge sur la paroi latérale.du réacteur, elles sont portées à la température de calcination par les gaz chauds 35 en mouvement tourbillonnaire ascendant. Les particules qui atteignent le fond du séparateur s'écoulent dans un collecteur pour être ensuite acheminées au four rotatif et les gaz chauds usés sont rejetés à travers un conduit, prévu à l'extrémité supérieure du réacteur. Etant donné que, ces formes d'appareils ne sont appropriées que pour la calcination, la transformation en clinker exige 70 18383 2043584 encore l'utilisation d'un four rotatif classique combiné à la sortie du réacteur. ' - • L'invention concerne un procédé et un appareil pour la production de clinker de ciment à partir de matières brutes avec ... 5 ou sjans calcination préliminaire, procédé et appareil qui donnent un produit entièrement transformé eh clinker, et présentant une -meilleure uniformité de dimensions des particules. L'appareil selon l'invention destiné à donner un tel produit est d'une dimension relativement petite, comparativement aux appareils proposés 10 antérieurement pour la production dù clinker de ciment. L' invention a donc pour objet un procédé de prockiction de r,:\. clinker'de ciment à partir d'une matière brute calcinée ou non calcinée, dans lequel on introduit la matière brute sous forme finement divisée dans une zone de réaction dans laquelle un 15 courant de gaz chauds circule en mouvement tourbillonnaire autour d'un axë sensiblement vertical, à une température suffisamment élevée pour que les particules de matière brute se transforment en dliriker et descendent par gravité au fond de. la zone de réac-' tion, pour être ensuite extraites en qualité de.clinker, ce procédé 20 étant caractérisé en ce qu'on fait circuler les gaz chauds dans ' r ladite zone de réaction sous la forme d'un courant hélicoïdal ascendant dans lequel les particules de matières brutes sont entraînées. pendant un temps suffisant pour atteindre une dimension qui leur permet de descendre au fond de la zone de réaction , en 25 surmontant la composante de force ascendante de ce courant. L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre d'un procédé défini ci-dessus, qui comprend un réacteur sensiblement vertical, de forme cylindrique ou divergente de bas en haut, muni d'une ou plusieurs entrées de gaz tangentiel-30 les sont appropriées pour produire un courant'tourbillonnaire de gaz chauds dans la partie inférieure-du réacteur, d'une ou plusieurs sorties de gaz disposées au-dessus du niveau des entrées de gaz, d'une ou plusieurs entrées de matière brute agencées pour introduire la"matière dans le courant de gaz tourbillonnaire, et 35 d'une bu plusieurs sorties de produits solides, situées à la partie inférieure de ce réacteur;; cet appareil étant caractérisé en ce- que la plus, basse des entrées de matière brute débouche dans une partie-inférieure du réacteur à un -niveau qui est au moins aussi élevé que celui de la plus basse des entrées de gaz tangen-40 tielles. 70 18383 2043584 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif et nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l' invention. 5 Sur ces dessins : la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de production e clinker ciment qui comprend un appareil de formation de clinker suivant l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues schématiques transversales 10 d'un appareil de formation de clirfcer du type qui est compris dans l'installation de la figure 1, ces figures montrant diverses dispositions des conduits d'ëntrée; les figures 4 et' 5 sont des Représentations schématiques de deux variantes de réalisation de l'appareil de formation de 15 clinker suivant' l'invention. Le procédé suivant l'invention peut être-mis en oeuvre. sous deux modes principaux. Dans le prémier mode, les matières brutes de base du ciment sont calcinées avant d'être introduites dans la zone de réaction dans làquelle'se produit la réaction de 20 transf ormation en. clinker ou de cuisson ; Dans le' deuxième mode de mise en oeuvre, les matières brutes de formation du ciment sont introduites directement dans' la' zone de" réaction, sans calcination préalable, et les réactions "de calcination èt de cuisson ou transformation en clinker se produisent toutes deux dans la 25 zone de réaction. - Le premier mode principal de mise en"oeuvre du procédé suivant 1'invention'comporte des phases séparées de calcination et de cuisson et la figure 1 montre'uh exemple type d'installation-correspondant à ce mode. Sur la figure 1 , 11 élément 2 représente 30 un réchauffeur de matières brutes. Les matières brutes de base du ciment, broyées et mélangées, pénètrent dans le réchauffeur par un conduit k et quittent ôet appareil"'par ùh-conduit 6. Des gaz chauds (produits'dë la façon qu'ori décrira avec plus de détails dans la suite) pénètrent dans le réchauffeur à travers le 35 conduit 8 et quittent cet appareil par'le conduit 10.-Le réchauffeur 2 peut être de n'importe quelle-construction classique, il peut être constitué par exemple"par un réchauffeur à suspension à plusieurs étages dans lequel les matières brutes de base du ciment sont transportées par gravité, à contre-courant"par rapport aux 40 gaz chauds. "' ' " - ' v BAD ORIGINAL. 70 18383 . V-2'04358'4 5 Les matières de base du ciment réchauffées sont introduites par un conduit 6 dans un courant de gaz oxydant à grande vitesse (par exemple de l'oxygène, de l'air ou de l'air enrichi en oxygène) qui circule dans un conduit 12 et pénètre dans la 5 partie inférieure du réacteur de calcination 14 par un conduit 16. Un combustible (par exemple du gaz naturel, du méthane, une huile combustible, du charbon ou un gaz de pétrole) fourni par une source 18, est également introduit dans le réacteur de calcination 14 par des conduits 20 et 16, le combustible et le gaz 10 oxydant se combinant en combustion dans ce réacteur pour produire des gaz de combustion chauds qui, à leur tour, provoquent la calcination des matières brutes. Le courant de gaz de combustion chauds éjecte les matières brutes calcinées par l'extrémité supérieure du réacteur 14, par le conduit 22, pour les introduire 15 dans un séparateur 24, qui est normalement un séparateur à cyclone les matières brutes calcinées tombent au fond du séparateur 24 tandis que les gaz de combustion chaudsêont introduits dans le réchauffeur 2 par un conduit 8. Le combustible et l'oxydant employés dans la, phase de calcination sont choisis pour donner des gaz de combustion chauds ayant des températures de l'ordre de 1570° à 2430°C,qui sont suffisamment élevées pour porter les matières brutes solides à une température de J6Q à 980°C et provoquer la calcination de ces matières. Les matières brutes de base du ciment^euvent être introït- duites dans le réchauffeur 2 sous forme humide ou sèche, le choix dépendant du type de réchauffeur et de la nature "particulière des matières brutes"utilisées. Le combustible gazeux fourni par la source 26 est introduit •= par le conduit 28 et les matières brutes calcinées qui sortent 30 du séparateur 24 sont injectées dans le courantde gaz combustible ; à l'entrée 30* Un gaz oxydant fourni par la source 32 passe par j le conduit 34 et le mélange de gaz combustible, de gaz oxydant j et "de matières brutes de base du ciment calcinées est introduit par l'entrée 36 dans le réacteur de cuisson'38 dans une direction ; 25 • tangentielle et légèrement.ascendante. Suivant l'invention, le gaz combustible et le gaz oxjdant se combinent en combustion à l'intérieur du réacteur. 38 pour, produire un courant à grande vitesse de gaz de combustion chauds qui s'élève en un courant hélicoïdal à travers le réacteur 38 et sort par le conduit 40 de 40 sortie des gaz situé à l'extrémité supérieure du réacteur 38. Le ; 70 18383 2043584 conduit 40 de sortie du gaz généralement enfoncé de plusieurs centimètres à l'intérieur du réacteur 38 pour faciliter la séparation entre le courant gazeux qui sort du réacteur et la matière brute solide destinée à former le ciment. Les particules de matières 5 brutes calcinées sont maintenues en suspension par la force des gaz de combustion en courant hélicoïdal ascendant. Lorsque la réaction de cuisson se produit, les particules de clinker croissent en dimension jusqu'à ce que leur poids soit suffisant pour vaincre la force ascendante du courant de gaz de combustion chaud 10 et les particules de clinker lourdes tombent dans la partie inférieure 42 du réacteur 38. Les clinkers qui sortent de la partie inférieure du réacteur 38 sont introduits par le corïduit 44 dans le refroidisseur de clinker 46, où ce clinker circule le long du refroidisseur 46 15 et est recueilli en 48. Le clinker chaud est refroidi par un flux de gaz oxydant 50 circulant à contre-courant, lequel s'échauffe en passant sur le clinker à l'intérieur du refroidisseur 46 et est ensuite évacué par le conduit 12 et utilisé dans la phase de calcination comme on l'a décrit plus haut. Le combustible et le gaz 20 oxydant utilisés dans le réacteur de cuisson doivent être d'une nature et en une quantité propres à produire des produits de combustion chauds ayant une température suffisamment élevée pour porter les matières fluides à une température d'au moins 1 200°C ou plus, cette température étant la température minimale à laquelle 25 la réaction de cuisson ou transformation en clinker se produit généralement. On utilise habituellement dans le réacteur de cuisson des températures de produits de combustion comprises entre 1650 et 1815°C. On utilise de préférence comme combustible dans le réae-30 teur de calcination 14 le gaz naturel,le pétrole ou le charbon et, comme oxydant, l'air ; en effet, on peut se procurer facilement ces combinaisons et qu'elles donnent des produits de combustion gazeux ayant une température suffisamment élevée pour provoquer la calcination des matières brutes d'alimentation. En outre, 35 l'air peut fournir un grand débit de réfrigérant pour le refroidisseur de clinker 46 et le fait de faire passer l'air à travers ce refroidisseur constitue un procédé approprié de'réchauffage de l'air préalablement à la combustion dans le réacteur de calcination. 40 Dans le réacteur de cuisson 38, on utilise de préférence 70 18383 2043584 7 le gaz naturel comme combustible et l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène comme oxydant; en effet ces oxydants donne une flamme à une température plus élevée, et, par conséquent des produits de combustion d'une température plus élevée, qui sont capables de 5 provoquer- une transmission rapide de la chaleur pour accélérer les réactions /de cuisson ou transformation en clinker des matières brutes, de .base du ciment. . ' Les. hautes températures qui sont atteintes par les courants de gaz chauds et le mélange efficace et intime qui est assuré par ^ 0 le mouvement tourbillonnaire imprimé aux matières solides en suspension assure une bonne transmission de la chaleur aux matières solides, çar conséquent, une réaction rapide. Par exemple la calci-natiqn peut se produire en un temps très court, qui peut être réduit à-quatre .secondes et la transformation en clinker peut se produire en un temps très réduit, d'environ cinq secondes, ces durées dépendant naturellement de paramètres, tels que la température des gaz,- ,1a dimension des particules, la nature des matières brutes, etc...11 .e^t préférable de maintenir les matières fluides en mouve-. ... ment, tourbillonnaire pendant des durées au moins égales à celles 20 qu'on Vient de mentionner afin de donner suffisamment de temps poïr6/ la chaleur se transmette et que les particules de clinker prennent une dimension suffisante pour tomber au fond du réacteur. On peut éventuellement utiliser des durées supérieures à celles qui ont été indiquées.plus haut, ce qui donne alors la possibilité d'utiliser 25 des, températ.ures de flammes plus basses et de maintenir les conditions de réaction dans les limites plus précises". Dans la forme de réalisation du réacteur de cuisson J>8 suivant l'invention qui est représentée sur la figure le combustible, 1'oxydant et les matières d'alimentation sont introduites par une jjO seule et même entrée toutefois on peut adapter de nombreux autres modes possibles d'introdution du combustible, de l'oxydant et de matières d'alimentation dans le réacteur de cuisson sans pour cela sortir du domaine"de l'invention. L'emplacement particulier et le nombre, particulier des entrées servant â introduire les di-25* verses matières dans le. réacteur de cuisson dépendent de divers paramètres tels, que les dimensions et la géométrie du réacteur, : la.-nature,-particulière du combustible et de l'oxydant utilisés,la nature particulière des matières de base utilisées, et l'état ,. calciné au non calciné des matières d'alimentation au'moment de leur entrée dans le réacteur de cuisson. L'agencement le plus effi 70 18383 2043584 8 cace pourra être déterminé facilement par l'homme de l'art, en se basant sur la description du procédé suivant l'invention. Pour illustrer la variété d'appareils tjui peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre des procédés suivant 1'invention. 5 on indiquera la possibilité d'utiliser. une ou plusieurs entrées séparées pour le combustible,une ou plusieurs .entrées séparées pour l'oxydant, une ou plusieurs entrées séparées-pour les matières d'alimentation , pourvu que l'agencement soit de nature à introduire ou former à l'intérieur du réacteur au moins un courant de 10 produits de combustion chauds dirigés tangentiellement en un point du réacteur dont le niveau n'est pas plus élevé que celui de la plus basse des entrées des matières d'alimentation. Une sortie de gaz,telle que le conduit 40, est de préférence placée en position à peu près centrale à la partie supérieure du réacteur de 15 cuisson et cette sortie peut être constituée, par exemple, par une seule ouverture relativement large, ou par un groupe d'ouvertures plus petites. Les entrées des matières brutes sont de préférence disposées de façon que les matières brutes soient introduis tes dans le réacteur à la fois tangentiellement et dans' le même 20 sens que les courants de combustible et de gaz oxydant (bu de gas chauds). Lorsqu'on utilise deux organes pour former ou introduire , des courants de gaz chauds à deux niveaux différents, la masse de matières solides en suspension en mouvement tourbillonnaire tend à 25 rester isolée dans la zone comprise entre les deux "organes de formation ou d'introduction. De même, lorsqu'on'utilise-trois ou plus de trois organes de formation où d'introduction des gaz à des niveaux différents, la masse tourbillonnaire"de matières solides en suspension tend à se disposer en deux ou plus de deux bandes s, 30 chaque bande étant généralement intercalée entre deux organes adjacents de formation ou d'introduction des gaz. Les. organes d'introduction des gaz chauds ou d'introduction des gaz qui brûlent dans le réacteur sont disposés de façon que les courants de gaz soient injectés tangentiellement et que le 25 flux gazeux résultant soit généralement en circulation autour de la périphérie de la zone de réaction; c'est-à-dire que le-flux gazeux résultant circule en hélice ascendante le lohg de la circonférence intérieure du réacteurs. On obtient comme résultat net un écoulement ascendant du gaz, puisque la sortie de gaz est si-40 tuée dans la région haute du réacteur et que les courants gazeux BAD ORIGINAL w*r^v:- .•7 • 70 18383 2043584 ont un.e. direction générale ascendante. La partie inférieure du réacteur de cuisson, c'est-à-dire la partie à laquelle le clinker produit est évacué , est de préférence munie d'un joint de gaz classique, ' par exemple une vanne rotative ou à cône, de façon que 5 là principale sortie pour les produits gazeux soit la sortie située » dans la région supérieure du réacteur. Les organes extrêmes inférieurs de formation ou d'introduction des courants de gaz chauds sont de préférence inclinés vers le haut par rapport à un plan horizontal, et de préférence avec un angle 10 de mouvement.ascendant inférieur à 10°, tandis que les organes . d'entrée- de gaz supplémentaire éventuellement placés au-dessus des organes extrêmes inférieurs snnt de préférence dirigés dans un plan horizontal. L'oi?çane extrême inférieur de formation ou d'introduction des 15 courants de gaz chauds est le plus important pour le réglage de la dimension des particules du clinker puisque le courant extrême inférieur est le principal responsable du renvoi des particules de matières brutes qui n'ont pas encore réagi, ou des particules de clinker sous-dimensioxmées, dans la partie principale du réacteur, 20 en vue de les remettre en contact avec les gaz chauds.en mouvement tourbillonnaire. Les figures 2 et 3 qui sont des coupes horizontalés du réacteur de cuisson, prises à un niveau où les gaz sont injectés dans le réacteur, montrent des variantes "de modes d'introduction'des 25 gaz chauds ou du combustible ,du gaz oxydant ou des mélanges de combustible et de gaz oxydants, dans le réacteur de cuisson. Par exemple, sur la figure 2, le combustible peut être introduit par un conduit 60 et l'oxydant par un conduit 62 , et les gaz séparés se mélangent et brûlent dans le réacteur de cuisson. On remarquera JO que les deux conduits 60 et 62 introduisent les courants gazeux tangentiellement dans le réacteur; les deux conduits 60 et 62 peuvent être inclinés de façon que les gaz soient introduits dans une direction qui présente une légère pente ascendante par rapport p,u^plan horizontal. Suivant une variante, on peut introduire un 35 mélange de combustible et de gaz oxydant à travers chacun des conduits 60 et 62. On peut également prévoir des entrées supplémentaires telles que celles représentées en 60' et 62'. Dans' l'agencement représenté sur la figure 3, le combustible peut"être introduit par l'un de ^conduits 64 et 66 tandis que - , * 40 1 ' oxydant; est introduit par l'autre de ces conduits ou bien, en 11-, JAHIfMFJO CAfi ; 70 18383 2043584 10 variante, on peut introduire un mélange de combustible et d'oxydant par chacun des conduits 64 et 66. On peut également utiliser des entrées supplémentaires telles que celles représentées en 64' et 66'. 5 Dans la forme de réalisation, représentée sur la figure 1, le réacteur de cuisson 38 comprend un segment inférieur conique-70 et un segment supérieur J2 qui forme un cylindre droit à base circulaire. Dans des variantes de construction, le réacteur peut avoir, par exemple, une forme conique', la forme d'un cylindre à base cir-10 culaire légèrement évasé, la forme d'un cylindre évasé à section elliptique. Le choix de la forme exacte du réacteur de cuisson dépend des divers paramètres qui ont été mentionnés plus haut à propos des divers agencements qu'on peut adopter pour les entrées de eoinfrustibles, de gaz oxydants et des matières, .brutes. ^ La figure 4 représente une variante de construction du réacteur de cuisson 38 représenté sur la figure 1. L'élément 7^ de la figure 4 est une source de matière brute de base du ciment, par-exemple constituée par un séparateur 24 de la figure 1. Sur la figure 4, le conduit de gaz combustible 28 comprend trois branches qui introduisent le gaz combustible tangentiellement dans le réacteur de cuisson aux entrées 36, 36' et 36". Les matières brutes de base du ciment qui arrivent de"la source 74 pénètrent dans le conduit 28 à l'entrée 30 et sont introduites dans le réacteur en même temps que le courant de gaz combustible à l'entrée 36. Le 25 conduit de gaz oxydant 34 comporte trois branches qui introduisent le gaz oxydant tang^atleHement dans le réacteur par les entrées 36, 36' et 36". La production de clinker dans le réacteur 38 de la figure 4 s'effectue généralement par le même procédé que celui décrit pour le réacteur de cuisson 38 de la figure 1, sauf que le 30 combustible et le gaz oxydant sont introduits en trois points par des entrées séparées de gaz combustible et d'oxydant, et les matières brutes de base du ciment sont introduites dans le courant de gaz combustible à celle des trois entrées qui occupe la position médiane. Une forme préférée du réacteur de cuisson,qui est repré-sentée sur la figure 5 est constituée par deux ou plus de deux seg- 35 ments cylindriques 80, 82 et 84 de différents diamètres, raccordés entre eux et superposés, le segment, de petit diamètre se trouvant à la partie inférieure et les segments de diamètre progressivement croissant étant superposés successivement. La partie inférieure du 40 segment de petit diamètre est raccordée à une partie conique 86 70 18383 204-3584 n analogue à cèlle qu'on utilise dans les cyclones classiques et chacun des trois segments cylindriques qui lui sont superposés sont raccordés'entre eux par des segments tronconiques 88 et 90. La partie supérieure du segment de grand diamètre est coiffée d'un 5 toit qui présente en son centre une ouverture 92 de sortie des gaz. Des orifices d'injec.tion tangentielle des gaz, 94, 96, 98 et 100, sont prévus en nombre choisi le long des segments coniques. On peut utiliser l'un ou plusieurs de ces orifices, mais de préférence pas l'orifice Inférieur, pour injecter les matières brutes solides 10 de base du ciment. A proximité du bas du segment conique extrême inférieur, il est prévu au moins un orifice tangentiel 94 d'introduction1 des gaz pour injecter des gaz de combustion chauds ou des gaz qui brûlent dans la chambre. Le.fonctionnement normal d'un exemple type d'appareil 15 suivant là figure 5 est le suivant : des matières brutes de base du ciment broyées et mélangées, de préférence préalablement calcinées, sont injectées tangentiellement dans le réacteur à travers l'orifice 100, avec un gaz combustible ou un gaz oxydant qui sert A i ■ ■ de fluide porteur. A mesure que les matières solides et le gaz 20 circulant en mouvement tourbillonnaire le long de la circonférence de la zone de réaction 102, certaines des particules tendent à tom-ber progressivement dans la partie inférieure de cette zone. Le segment tronconique 90, de faible pente, se comporte comme une tablette et interrompt la chute de ces particules, lorsqu'elle sont 25 ensuite rapidement entraînées par le mouvement tourbillonnaire des gaz chaudà qui arrivent par l'orifice tangentiel 98 et les particules sont renvoyées dançla zone 102. Lorsque le.s particules commencent à "or01 tre en dimension, en s! agglomérant pour former des gral'ns. de clinker., elles vainquent la force ascendante des gaz et 30 tombent dans la zone de réaction-104, Les particules tourbillonnent ici, également avec les gaz.chauds, le long d^La périphérie de la zone 104, pendant que se produisent les réactions de cuisson ou transformation en clinker. Les particules qui .tombent sont retenues sur le segment tronconique .88 et renvoyées à la zone de réaction 35 104 par les gaz chauds qui arrivent tangentiellement par l'orifice 96. Lorsque ces particules'croissent à nouveau, elles tombent dans la zone dé réaction 106 et sont maintenues en mouvement tourbillon-. naire circonférëntiel'par les gaz chauds injectés tangentiellement par 1'orifipe 94. Finalement, lorsque les particules atteignent la 40 dimension et le poids voulu, elles tombent de la zone tronconique 70 18383 2043584 12 inférieure 86 dans le conduit 44. Lorsque les particules solides en réaction passent des . zones de réaction supérieures aux zones de réaction inférieures, il se produit un entraînement constant de petites particules non 5 entrées en réaction, ce qui réduit au minimum 1'entraînement des matières solides non entrées en réaction avec le' clinker produit. Etant donné que le mouvement net global du fluide de gaz est un mouvement ascendant, les diamètres croissants des zones de réactions superposées compensent l'accroissement du volume des gaz •10 chauds qui traversent le réacteur, et maintient ainsi la. vitesse verticale ascendante nette -du courant gazeux à une valeur raisonnablement constante sur toute la- hauteur des zones de réaction. ~ Un avantage du procédé suivant l'invention consiste en ce que les particules de clinker qui se forment et tombent au fond 15 du réacteur de cuisson sont d'une dimension relativement uniforme, comparativement aux particules de clinker qui sbht\produites par d'autres procédés. On estime que l'uniformité des particules de clinker résulte du fait que le courant de gaz chaînas suit une trajectoire tangentielle légèrement ascendante, du bas vers le 20' haut du réacteur de cuisson, sans aucun, écoulement inverse notable du haut, .vers le bas du- réacteur-.- il .mesure qu'elles se forment; les parrticules.de clinker sont donc plus ou. moins uniformément en suspension dans le. réacteur de.cuisson, elles deviennent de plus en plus lourdes et finalement, tombent au. fond du réacteur avec des 25 dimensions et des poids analogues. Un autre avantage du procédé suivant l'invention consiste en ce que 1-e réacteur de .cuisson peut être d'une dimension relativement- petite .(comparativement aux réacteurs utilisés actuellement) en rai son. de s grandes vi cesses de réaction et de la brièveté 30- du temps de séjour des matières" introduites" dans le -réacteur. . Un.autre avantage du procédé suivant l'invention consiste en ce que les matières utilisées"peuvent êtreA'broyées plus grossièrement que dans les procédés de la technique antérieure., de scrute que les pertes par évacuation des'poussières et les problèmes 55 de pollution de l'air qui sont liés à; cette formation de poussières - sont réduits au minimum. ' -, Un autre avantage du procédé suivant l'invention consiste dans sa souplesse d'emploi, dans sa possibilité d'adaptation au traitement d'une grande diversité de matières brutes de base du 40 ciment. A titre d'exemple de cette souplesse d'emploi, on peut BAO ORIGINAL 70 18383 13 2043584 indiquer que le procédé suivant l'invention, peut être utilisé pour la production, de ciment blanc (c'est-à-dire dé'ciment exempt de toute, quantité notable de fer ferrique) puisque le procédé peut être mis en oeuvre dans une installation à circuit fermé qui est 5 capable de donner une atmosphère réductrice dans les phases de cuisson et de refroidissement. L'exemple suivant illustre les poids calculés de matières brutes sèches nécessaires pour produire un baril de 159 1 de clinker en utilisant le procédé décrit en regard de la figure 1. 10 Tableau I Matières brutes sèches Poids par baril de 159 1 de clinker k£ CaCO-^ 194,6 Si02 27,3 15 Al20^.2Si02.2H20 22,5 Fe20^ 4,6 MgCOj 10,7 autres - 5,3 Total 265,0 20 Les matières brutes d'alimentation broyées étaient intro duites dans les étages supérieurs d'un réchauffeur à suspension à quatre étages, dans lequel elles entraient en contact par étage successif et à contre-courant avec des gaz effluants chauds du calcinateur dans lequel les solides réchauffés étaient ensuite 25 introduits. La chaleur était fournie par la combustion de gaz naturel, avec de l'air rédhauffé et la réaction de calcination était à peu près à moitié terminée dans la période de deux secondes qui était nécessaire pour faire traverser le calcinateur de bas en haut par les particules solides. Le mélange solide-gaz était 50 ensuite séparé par un séparateur à cyclone qui donnait un nouveau temps de séjour supplémentaire de deux à trois secondes avant de se déposer, temps pendant lequel la matière non calcinée se décompose. Les gaz effluents chauds sortant du séparateur à cyclone étaient envoyés au réchauffeur. La poudre calcinée chaude était -y5 ensuite introduite tangentiellemen"1-. dans le réacteur de cuisson avec du gaz naturel et de l'oxygène pour former une flamme en mouvement tourbillonnaire dans ce réacteur. Le temps nécessaire pour porter l'es particules solides à la température voulue et pour les maintenir à cette température n'étaient que d'environ quelques se- 40 eondes, compte tenu de la haute température à laquelle les parti- fK> qA8 70 18383 14 2043584 cules étaient exposées. On récupérait du "bas du réacteur de cuisson du clinker chaud d'une dimension convenablement uniforme qu'on laissait tomber dans un petit refroidisseur rotatif où, en entrant en contact direct avec l'air d'entrée, ce clinker était 5 refroidi, à environ 149°C. L'air réchauffé était envoyé au bas du calcinateur. Les gaz chauds d'échappement du réacteur de cuisson contenaient l'anhydride sulfureux et des matières alcalines volatilisées (telles que Na^O et K^O) qui sont indésirables dans le clinker et ces gaz étalait donc rejetés par la cheminée. 10 La composition d'un exemple type de clinker obtenu en uti lisant les matières d'alimentation du tableau I, est indiquées ci-dessous au tableau II. Tableau II 15 20 25 Phases minérales d'un exemple type Poids par baril, de 1591 de de clinker ' clinker 30a0.Si02 ■ 92,6 2Ca0.Si02 ' 37>7 3Ca0.Al205 15,7 4CaO. AlgO-j .Fe^O^ 14,1 MgO ' 5,1 autres 5,3 Total 170,5 Il va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans pour cela sortir de son domaine. 70 18 38 3 ; 13 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication de cliaiter de ciment à partir d'une matière brute calcinée ou non ealeiaéë dans lequel on introduit la. matière brute sous forme finement divisée dans une zone 5 de^réaction dans, laquelle un courant de gaz chauds circule en mouvement,tourbillonnaire autour d'un axe sensiblement vertical,à une, température suffisamment élevée" pour'que"'les" particules de matière brute se transforment ®n eiinker et descendent -par gravité ... au fond de la zone de réaction, pour être ensuite extraites en - qualité de clinker, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait circuler les gaz chauds dans ladite zone de réaction sous la forme d'un courant hélicoïdal ascendant dans lequel les particules de matières brutes sont entraînées pendant tin temps suffisant pour atteindre une dimension qui leur permet de descendre au fond de 15 la'zone de réaction, en surmontant la composante de force ascendante de. ce courant. 2.,- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant de gaz chauds en mouvement hélicoïdal ascendant est formé' par introductioni tangentielle de courants séparés de 20 combustible et d'oxydant à un niveau choisi de la zone de réaction et par* mi'se en combustion du mélange tourbillonnaire résultant dans cette zone. 3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce-que le courant de gaz chauds est introduit 25 ou formé "'dans là zûne de réaction-à au moins deux niveaux différents . 4 - Procédé suivant la revendication 3.» caractérisé en ce que celui des courants de gaz chauds, introduits ou formés dans la zone de réaction, qui occupe la position la plus basse est incliné 30 vers le haut par rapport à l'horizontale, avec un angle inférieur à 10°. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière brute une matière de base de ciment calcinée. 35 6 - Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque, dès revendications 1 à 5, cet appareil comprenant un réacteur sensiblement vertical, de forme cylindrique ou divergente de bas en haut, muni d'une ou plusieurs entrées de gaz tangen-tielles qui sont appropriées pour produire un courant tourbillon-naire de. gaz chauds dans la partie inférieure du réacteur, d'une bad ORIGINAL 2043584 70 18383 16 2043584 ou plusieurs sorties de gaz disposées au-dessus du niveau des entrées de gaz, d'une ou plusieurs entrées de matière brute agencées pour introduire la matière dans le courant de gaz tourbillonnaire3 et d'une ou plusieurs sorties de produits solides, situées à la partie inférieure de ce réacteur, cet appareil étant caractérisé 5 en ce que la plus basse des entrées de matière brute débouciie dans une partie inférieure du réacteur à un niveau qui est au moins aussi élevé que celui de la plus basse des entrées de gaz tangen-tiellës. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé par 10 une ou deux entrées supplémentaires de matières brutes et une ou plusieurs entrées de gaz tangentielles disposées au-dessus du niveau de l'entrée de matières brutes qui occupe la position la plus basse. 8 - Appareil selon la revendication 7* caractérisé en ce 15 qu'au moins l'une des entrées supplémentaires de matières brutes débouche dans le réacteur au même niveau que l'entrée de gaz supplémentaire. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le réacteur comprend* "plusieurs segments cylindriques supsrpo- 20 sés, chaque segment étant de plus grand diamètre que le segment immédiatement'inférieur et les segments étant, raccordés entre eux par des segments tronconiques" de hauteur relativement faible, les entrées de gaz étant disposées respectivement dans les divers segments tronconiqùes, et les entrées de matières brutes dans 25 un- ou plusieurs des segments tronconiqùes , au-dessus du niveau du segment .tronconique le plus bas. bad original