Brevet FR2135624A1 — publié le 19721222

Lors de la préparation de clinker , qui est un produit intermédiaire de la fabrication du ciment, dans une installation à four rotatif, on a l'habitude de distinguer entre le procédé à sec et le procédé humide, avec un four à sec ou humide, respectivement. 5 Dans le premier cas, les matières brutes sont introduites dans le four rotatif à l'état sec, habituellement sous forme d'une poudre appelée mélange brut et,dans le dernier cas, sous forme d'une dispersion aqueuse, appelée, dispersion brute, contenant habituellement 30 à 40 io d'eau en poids. le procédé qui est préférable pour un cas 10 donné dépend des circonstances. lorsqu'on utilise le procédé à secj on dispose souvent un dispositif séparé appelé préchauffeur de mélange brut, avant le four rotatif, et le préchauffeur est alors considéré comme étant solidaire d'une installation à four sec, une partie de la chaleur 15 contenue dans les gaz évacués du four rotatif étant utilisée dans le préchauffeur de manière à assurer un chauffage efficace du mélange brut avant son introduction dans le four rotatif et combustion sous forme de clinker. De manière analogue, lors de la mise en oeuvre du procédé 20 ftumide, un dispositif séparé appelé sécheur de dispersion est parfois disposé avant le four' rotatif; le sécheur constituant alors un élément d'une installation à four humide et utilisant une partie de la chaleur des gaz du four pour transformer pa^échage efficace la dispersion brute de ciment en matière brute pulvérulente qui 25 est alors introduite dans le four rotatif; il faut noter que dans ce cas, le four rotatif peut être considéré comme un four à sec, car il reçoit la matière brute à l'état sec, bien que la matière de départ de la préparation soit une dispersion brute. Le sécheur de dispersion utilisé peut être avantageusement 30 un sécheur de dispersion dans lequel celle-ci est mise à l'état finement divisé et séchée en suspension dans les gaz chauds provenant du four rotatif. Un type particulier de sécheur de suspension, connu sous le nom d'atomiseur, s'est révélé tout à fait applicable. L'utilisation d'un atomiseur dans le but cité, asso- décrite 35 cie à un four rotatif,est/dans le brevet -français N° 71-06530.- 72 15880 2 2135624 L'utilisation des fours à sec entraîne en général un inconvénient habituellement considéré comme étant une circulation des poussières, bien que cela ne soit que partiellement le cas. Cet inconvénient se manifeste en ce qu'une partie des particules 5 les plus fines présentes dans le four rotatif à un moment quelconque sont chassées du four, entraînées par les gaz et réintroduites ensuite dans le four. Certaines de:ces particules, qui sont toutes appelées particules de poussière^peuvent être plutôt considérées comme des particules non brûlées de combustible, des cendres 10 du combustible et de très fines particules de la matière brute, alors que la partie restante est constituée par des particules relativement importantes de matière qui peuvent ne pas être calcinées ou plus ou moins calcinées et qui ne constituent pas une véritable poussière. Si le four est associé à un type quelconque 15 de préchauffeur séparé pour la matière brute, la plupart de ces particules du type cité sont précipitées dans le préchauffeur sous forme d'une "poussière" et sont mélangées avec la matière brute préchauffée neuve - avant d'être réintroduites dans le fou? avec cette matière. Une certaine quantité de "poussière" circule 20 donc à nouveau en circuit fermé, comprenant le four, la canalisation des gaz fournis par celui-ci, le préchauffeur et la canalisation d'introduction de la matière brute dans le four. Cette circulation des poussières a été considérée comme très nuisible, et dans la plupart des cas, avec juste raison, 25 réduit la rentabilité thermique du four, une partie de la chaleur contenue dans la poussière étant perdue au cours de la circulation à l'extérieur du four. De plus, une partie de la poussière quittant le four est même totalement perdue, -c'est-à-dire qu'elle ne revient pas mais quitte le préchauffeur avec les gaz refroidis et 30 passe dans le précipitateur de poussière, de préférence du type électrostatique, qui équipe la quasi-totalité des installations à four rotatif utilisées actuellement. Un autre inconvénient est donc/le précipitateur de poussière doit être d'une dimension supérieure à celle qui serait nécessaire si une si grande quantité 35 de poussière n'était pas entraînée hors du four. La circulation des poussières est inévitable, mais on a essayé de la maintenir entre des limites raisonnables de diverses 72 15880 3 2135624 manières et, en particulier, en assurant un écoulement des gaz à vitesse raisonnable dans le four. Cette vitesse à laquelle doivent être maintenus les gaz dépend de nombreux facteurs, tels que la dimension et la charge du four, la nature des matières brutes et 5 de nombreuses autres choses. Pour donner une idée des conditions normales de fonctionnement, on peut citer par exemple le fait qu'un four à sec- ayant un débit de 1000 tonnes de clinker par 24 heures est parcouru par des gaz ayant une vitesse de l'ordre de 6 à 8 m/s, de façon courante. 10 Ces gaz donnent une circulation de poussière supposée être de l'ordre de 130 à 150 c'est-à-dire que "30 à 50 $ de "poussière" sont entraînés hors/^four, qui n'est plus alimenté à 100 mais à 130 à 150 io. Une circulation des poussières, même à cette valeur relativement limitée, peut être indésirable, mais elle est inévi-15 table en pratique pour les raisons citées, car une réduction supplémentaire de la vitesse des gaz présente d'autres inconvénients. On a constaté de façon surprenante que, lorsque le sécheur de dispersion utilisé est du type des sécheurs à suspension ou plus précisément des atomiseurs, une augmentation très importante 20 de la circulation des poussières, au lieu d'être un inconvénient, présente des avantages importants, comme décrit dans la suite du présent mémoire. L'invention concerne donc un procédé de fabrication de clinker à partir d'une dispersion brute utilisée comme matière de dé-25 part dans une installation à four rotatif comprenant un sécheur de suspension dans lequel la dispersion est introduite sous forme finement divisée et séchée eh suspension dans les gaz chauds du four rotatif, de manière à être transformée en une matière brute pulvérulente introduite ensuite dans le four rotatif ; selon l'in-30 vention, la vitesse des gaz dans le four est accrue au-delà de la valeur considérée normalement comme souhaitable, si bien que les gaz passant vers le sécheur de suspension entraînent une quantité de matière pulvérulente nettement supérieure à celle qu'on considérait jusqu'à présent comme souhaitable, cette vi-35 tesse étant choisie délibérément. Le sécheur de suspension est de préférence un atomiseur. L'avantage principal'du procédé selon l'invention est que 72 15880 4 2135624 la grande concentration de matière disponible dans la tuyauterie destinée, aux gaz et reliant le four au sécheur de suspension empêche la formation de gâteaux de composés alcalins, de chlorure et de composés sulfurés, qu'on observe autrement et qui sont très •5 nuisibles dans le cas de l'utilisation d'un sécheur de suspension ou, plus précisément, d'un atomiseur pour la fabrication du ciment. Les composés alcalins ou sulfurés ou ces chlorures, qui sont presque toujours présents dans les gaz provenant d'un four rotatif, dans une mesure plus ou moins importante, et qui proviennent des 10 matières brutes et du combustible, se condensent en réalité, dans les cas cités, sur les nombreuses particules de matière au lieu de se condenser sur les parois de la tuyauterie. Un autre avantage est que la grande quantité de matière solide disponible en suspension dans les gaz au cours du passage dans 15 le sécheur de suspension ou dans l'atomiseur, contient une quantité importante de chaleur qui constitue un complément précieux à celle qui est disponible dans les gaz eux-mêmes. Ces deux sources de chaleur sont utilisé.es dans 1'-atomiseur pour l'évaporation de l'eau de la suspension, et la grande quantité de matière solide 20 présente dans les gaz à l'intérieur du sécheur de suspension accroît notablement l'efficacité de l'atomiseur. Le fait que ces avantages sont particulièrement importants dans le cas de l'utilisation d'un atomiseur est dû au fait que la matière atomisée est différente de la matière séchée par d'autres 25 types de sécheurs de dispersion, car elle est entraînée très facilement par les gaz. De même qu'il est difficile, comme cité, de tirer des conclusions sur les valeurs de la vitesse des gaz et de la circulation de la poussière dans le cas classique, il est difficile de 30 tirer des conclusions dans le cas de l'invention, c'est-à-dire lorsque la vitesse des ga2 et la circulation des poussières sont délibérément accrues. Comme dans le cas des procédés des installations classiques, de nombreux facteurs sont importants, notamment la dimension et le débit du four, la nature des matières 35 , brutes et de nombreux autres facteurs. Grâce au procédé de l'invention cependant, la vitesse des gaz est accrue de préférence jusqu'à 9 m/s ou plus, de préférence 72 15880 5 2135624 entre 9 et 12 m/s. Dans ces cas, les gaz parvenant au sécheur de suspension, qui est de préférence un atomiseur, sont supposés transporter en suspension une quantité de matière pulvérulente constituant au moins 50 et de préférence au moins 50 à 200 % 5 de la quantité de matière sèche neuve introduite dans l'installation. l'invention concerne aussi une installation de fabrication de clinker dans le procédé de l'invention. Un exemple de telle installation comprenant un four rotatif et un atomiseur de dis-10 persion, ainsi que son mode de fonctionnement, font l'objet de la description qui suit, en référence au "dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement une installation destinée à la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Sur le dessin, la référence 1 désigne un four rotatif dont 15 seule l'extrémité d'entrée des matières brutes est représentée, le four tourne autour de son axe longitudinal et il est porté par des rouleaux de support (non représentés), eux-mêmes portés par les fondations 2 et 3. la référence 4 désigne une tuyauterie destinée aux gaz et 20 reliant le four 1 à un atomiseur 5, la tuyauterie permettant le passage, en plus des gaz du four,/'la matière solide pulvérulente en suspension, jusqu'à l'atomiseur' 5. les gaz quittent l'atomiseur 5 par une tuyauterie 6 à l'extrémité de laquelle est monté un ventilateur 7. Ce dernier assure 25 l'aspiration des gaz de manière qu'ils circulent suivant le trajet 1, 4, 5, 6 comme décrit, le ventilateur chasse les gaz extraits par aspiration dans une tuyauterie 8 prolongeant la tuyauterie 6, puis dans un précipitateur électrostatique 9 de poussière. Après le précipitateur, les gaz passent à l'atmosphère de manière 30 connue, mais non représentée sur le dessin. la dispersion brute qui doit être calcinée en clinker dans le four rotatif pénètre dans le sécheur par une canalisation 10 à l'extrémité de laquelle se trouve une pompe 11 de dispersion. Celle-ci chasse la dispersion dans"une tuyauterie 12 et dans 35 l'atomiseur 5, par une roue 13 qui tourne.vite et forme un tourbillon de suspension, divisée en petites gouttes à l'intérieur 72 15880 6 2135624 de l'atomiseur. Les gouttes rencontrent les gaz chauds qui passent de la tuyauterie 4 à la tuyauterie 6. Les gaz chauds sèchent les gouttes de suspension et forment une poudre qui tombe au fond de l'atomiseur. Cette poudre passe par un distributeur rotatif 14 5 et une canalisation 15 jusqu'au four 1. La référence 16 désigne un transporteur d'extraction à vis qui permet le retrait'de la poussière recueillie par le précipitateur. A moins qu'elle ne contienne une quantité excessive de composés alcalins, chlorés ou sulfurés, la poussière peut être 10 réintroduite dans le four, par exemple par une tuyauterie reliant 16 et 15. Les tuyauteries. 17 et 18 assurent l'introduction d'air atmosphérique froid dans les tuyauteries 8 et 4 en cas d'urgence, Pour accroître la précipitation de la matière brute fraîche 15 et de la "poussière" des gaz, un cyclone auxiliaire peut être disposé dans la tuyauterie 6. La matière solide précipitée dans un tel cyclone peut rejoindre la matière transportée par la tuyauterie 15. Dans le cas -de l'utilisation d'une vitesse classique des 20 gaz, par exemple de l'ordre de 7 m/s, comme décrit, la concentration tolérable des poussières étant de l'ordre de 140 i° par exemple, la vitesse des gaz dans le four 1 est donc de 7 m/s, et elle est supérieure dans la tuyauterie étroite 4, la dispersion transformée en poudre constitue environ 100 i°, la poussière transportée 25 par les gaz dans la tuyauterie constitue 40 i<> de la suspension transformée en poudre, l'alimentation du four par la tuyauterie 15 étant ainsi de 140 c'est-à-dire de 100 % de matière sèche fraîche et 40 fo de poussière. Dans une installation fonctionnant réellement et réalisée 30 pratiquement comme représenté sur le dessin, le résultat qu'on obtient par la mise en oeuvre de l'invention est que la vitesse des gaz dans le four est de 11 m/s et la circulation des poussières de 220 c'est-à-dire que le four, qui fournit 200 tonnes par 24 heures de clinker et à une charge correspondant environ 35 à 12 io de la section libre du four, reçoit 120 °/o de plus que l'alimentation en matière sèche fraîche. Lors de l'utilisation de l'installation, on obtient les avantages caractéristiques 72 15880 7 2135624 cités assurés par l'invention, c'est-à-dire la réduction de la tendance, à la formation de gâteaux dans la tuyauterie des gaz et l'augmentation du rendement de l'atomiseur, sans les inconvénients classiques associés normalement à une vitess^accrue des 5 gaz dans le four. Il n'y a donc pas de perte appréciable de chaleur due à la circulation des poussières, car la plupart de la chaleur contenue dans la poussière qui circule est utilisée pour 1'évaporation de l'eau de la dispersion. Il n'est pas nécessaire d'utiliser un précipitateur électrostatique de très grande dimen-10 sion, car la plus grande partie de la poussière est retirée dans l'atomiseur et^ en conséquence, ne pénètre pas dans le précipitateur. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra ap-15 porter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 72 15880 8 2135624 KETamicATioNa 1. Procédé de fabrication d'un clinker de ciment, caractérisé en ce qu'on utilise comme matière de départ une dispersion brute traitée dans une installation à four rotatif comprenant un 5 sécheur de suspension dans lequel la dispersion est introduite sous forme finement divisée et séchée lorsqu'elle est en suspension dans les gaz chauds du four, de manière à être transformée en matière brute pulvérulente introduite ultérieurement dans le four, la vitesse des gaz dans le four étant accrue à une valeur 10 supérieure à celle qui est normalement considérée comme souhaitable, de manière que les gaz, sur leur trajet vers le sécheur de suspension, entraînent délibérément une quantité de matière pulvérulente nettement supérieure à la quantité considérée jusqu'à présent comme souhaitable. 15 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sécheur de suspension est un atomiseur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vitesse des gaz dans le four rotatif est au moins égale à 9 m/s et peut atteindre 12 m/s. 20 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3» caractérisé en ce que les gaz introduits dans le :sécheùr de suspension entraînent en suspension une quantité de matière pulvérulente constituant au moins 50 #, et de préférence entre 50 et 200 % de la quantité introduite dans le four comme matière neuve. 25 5. Installation à four rotatif destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un sécheur de suspension, un % ventilateur pour les gaz évacués et un dispositif d'introduction de matière brute, de combustible et d'air primaire et secondairé 30 dans le four rotatif, ce dispositif étant destiné à faire circuler les gaz et le clinker hors du four rotatif, ce dernier, le sécheur de suspension, le ventilateur de gaz et le dispositif d'introduction de matière brute ayant une disposition et une dimension telles que la vitesse des gaz dans le four et la quantité de matière pul-35 vérulente entraînée par les gaz en suspension vers le sécheur de suspension peuvent devenir nettement supérieures aux valeurs normales pour un four rotatif classique destiné à traiter le même débit.