Brevet FR2190766A1 — publié le 19740201

La présente invention concerne la fabrication de matériaux de construction légers et notamment des additifs de construction légers, obtenus par gonflement d'une matière première naturelle, comme par exemple de l'argile, de la pierre calcaire, du tuf ou analogues, pour donnez un produit en forme de granulés, ayant une faible densité. Le gonflement de la matière première est obtenu par chauffage, par exemple dans un four tournant, dans lequel on envoie une flamme ou un gaz chaud pour chauffer le matériau. Dans les deux cas, on peut travailler suivant un procédé dit "à courant direct ou à contre-courant", c'est à dire que le matériau et la chaleur sont introduits soit du même coté, soit à partir de côtés opposés du four. Cela signifie dans un cas (procédé direct) que la température de chauffage la plus élevée se trouve à l'introduction de la matière à traiter. Dans le second cas (procédé à contre-courant) cela signifie que la température la plus haute se trouve du coté de sortie du matériau qui augmente ainsi constamment sa temperature au cours de sa traversée du four. Généralement, suivant les deux procédés de fonctionnement, et indépendamment du fait que la flamme pénètre directement dans le four ou qu'un gaz chauffé tel qu'un gaz de combustion y est introduit , on travaille avec un certain exécédent d'air pour arriver, d'une part, à une combustion aussi complète que possible du combustible, et, d'autre part, pour réduire les températures de combustion en général trop élevées pour le gonflement. Malgré cela, dans le cas du traitement de matériau très sensible aux surchauffes locales, par exemple par suite d'une action directe des flammes ou par rayonnement intense, on ne peut éviter l'agglutination des produits.Au cours d'essais, on a constaté qutuntraitement de tels matériaux très sensibles, dans le cas d'un excédent d'air ou d'oxygène, nécessite généralement l'addition d'un agent de gonflement auxiliaire en une quantité telle qu'elle rend la fabrication non économique. De plus, dans un tel procédé, on n'arrive qu'à des produits peu satisfaisants et qui doivent être améliorés. La présente invention a pour but de remédier à ces-inconvénients et se propose de créer un procédé et une installation pour la fabrication de matériaux de construction légers obtenus par gonflement, qui assurent une fabrication plus économique que les matériaux connus tout en ayant une qualité améliorée , permettant ainsi la fabrication de produits que l'on ne pouvait réaliser jusqu'à présent en quantité éemomique, comme par exemple des granulés de silicate gonflés, à partir de silicate naturel. La présente invention a pour objet un procédé du type indiqué ci-dessus, caractérisé en ce qu'on introduit dans un four de chauffage protégé contre les influences atmosphériques extérieures, la matière première se présentant sous forme de granulés , on envoie à l'intérieur de l'enceinte de chauffage des gaz chauds sans oxygène ou pauvres en oxygène, pour créer une atmospnère inerte ou le cas échéant légèrement réductrice, pour effectuer le gonflement. Dans ce cas, notamment lors du traitement de silicates pour obtenir des silicates gonflés, la matière première que l'on fait passer dans l'enceinte de chauffage en courant direct avec le gaz chauffé, est soumise à l'effet de la chaleur de telle sorte que ce matériau augmente tout d'abord lentement en température, puis soit chauffé en un temps court à la température de gonflement où elle reste pendant un certain temps avant d'entre lentement refroidie. Ce refroidissement peut se faire en partie dans l'enceinte fermée et en partie à l'extérieur de cette enceinte. Pour arriver à la répartition en température voulue dans la chambre de chauffage, on peut introduire le gaz chaud sous la forme d'un jet très fortement regroupé, dans la chambre de chauffage, ce jet étant dimensionné de telle façon que, par son ouverture ou sa distribution , on obtienne une augmentation de température dans la partie arrière ou centrale de l'enceinte de chauffage, vue du caté de l'introduction. Dans ce cas, on se propose d'obtenir une division et un retour en arrière d'une fraction réduite du jet de gaz dans la partie avant de l'enceinte de chauffage , pour participer à l'élévation de température du matériau qui se trouve dans cette partiez Dans tous les cas, il faut que le matériau à traiter soit introduit dans ltenceinte à l'ombre du jet de gaz chauffé. Pour créer les températures de traitement, on peut utiliser directement les gaz de combustion et; grâce å des moyens approprizs, n assure qutil nty a aucune oxygène excddentaire et aucune fraction excddbntaire de combustible (ou qurune fraction non significative) de sorte que ce jet de gaz de combustion puisse entre considéré comme inerte ou comme légèrement réducteur.Pour des températures de combustion au-dessus de 1400 à 15000C, on peut refroidir les gaz de combustion avant de les introduire dans l'enceinte de chauffage, par exemple en ajoutant de l'eau, soit au cours de la combustion, soit après, cette eau étant injectée sous pression. La présente invention concerne également une installation pour la fabrication de matériaux de construction légers, notaient d'additifs de constructions légers, par gonflement d'une matière première naturelle, pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus, cette installation compo-tant un four tournant que l'on peut chauffer à 1'aide d'un gaz introduit dans le four, cette installation étant caractérisée en ce que avec introduction du produit à traiter et du gaz chaud par le même cssté du four, il règne dans le four une répartition de température de traitement qui augmente dans le sens dd déplacement du produit, en partant de températures basses pour arriver jusqu'à la température de gonflement qui règne dans la partie arrière du four. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'installation est caractérisée en ce que la température de gonflement règne déjà dans la partia *centrale du four et une température réduite règne dans la par arrière. Pour arriver à ce profil de température dans le four, on peutsde façon simple,regrouper fortement le jet de gaz à l'aide d'une installation prévue au niveau du côté de l'introduction du gaz chaud dans le four. Cette installation de regroupement du jet de gaz peut entre réalisée 4 la forme d'une chambre de combustion pour le combustible, ou sous la forme d'une partie d'une telle chambre de combustible, et qui précède le four. Dans un tel cas, il peut suffire de prévoir dans la chambre de combustion, et notamment au niveau de son côté de sortie, des éléments de regroupement pour le gaz de combustion, qui peuvent le cas échéant être combinés à des buses ou à des aubes-directrices ou être réalisés en tant que tels, pour dirige- le jet de gaz suivant une direction préférentielle. L'orifice d'entrée du produit à traiter doit se trouver directement à caté ou en dessous de ltorifice d'entrée des gaz chauffés, afin que ces gaz ne touchent pas le matériau qui vient d'titre introduit et ne perdent pas prématurément leur chaleur, et afin que le matériau à taler soit tout d'abord réchauffé après son introduction dans le four avant d'être chauffé brutalement en un temps court, dans la partie centrale ou arrière du four. La présente invention est décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, représentant les parties essentielles d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé, l'ensemble étant représenté de façon schématique. Dans ces dessins - la figure 1 est une vue suivant le catie longitudinal, des parties essentielles du four tournant; - la figure 2 est une vue de l'extrémité de sortie. - la figure 3 est une coupe sensiblement selon la ligne 3-3 de la figure 1. Dans le four tournant 11, représenté aux dessins, les paliers et les éléments d'entrainement sont de réalisation classique et de ce fait ne sont pas représentés de façon particulière aux dessins. Le matériau à traiter est introduit par le côté frontal 12, par l'intermédiaire d'une goulotte d'introduction 13 à l'intérieur du four. Au cours de la rotation du four, ce matériau chemine de façon cornue, par suite de l'inclinaison de l'axe du four, de la droite vers la gauche selon les dessins, jusqu'à que ce matériau arrive à l'extrémité de sortie 14 dans une trémie de sortie 15. Une chambre de combustion 16 est adjacente à la face frontale t2 du four tournant 11 essentiellement cylindrique.Un brûleur 17 envoie le mélange combustible dans la chambre de combustion 16, Du fait de la composition du mélange combustible, on obtient une combustion pratiquement totale du combustible introduit et on veille avant tout à ce que les gaz de combustion ne contiennent pas d'oxygène résiduaire. Ces gaz de combustion sont extraits de la chambre de combustion 16 sous la forme d'un jet intense, fortement réuni sous l'effet des organes intérieurs 19. Ce jet est éjecté dans l'intérieur du four Il et il traverse le four dans la direction de déplacement du matériau à traiter. L'évacuation des gaz de combustion se fait par la conduite d'évacuation 18, On re8arque, dans la figure 3, que la sortie de la chambre de combustion 16 est décalée latéralement par rapport à la goulotte d'introduction 13 du matériau à traiter, si bien que l'introduction du matériau à l'intérieur du four se fait à l'abri de l'écoulement des gaz chauffés, que l'on utilise pour chauffer le four et le matériau. Le jet de gaz de combustion introduit dans le four traverse sa première partie dans laquelle se trouve le matériau qui vient d'être introduit. Cette première partie du jet est très fortement regroupée. Ce jet stouxree sensiblement dans la partie centrale du four par suite d'une certaine accumulation de gaz qui provient du côté de la sortie.Dans la partie centrale, le jet est ainsi dévié vers les parois du four où il échange la plus grande partie de sa chaleur et chauffe le matériau qui sty trouve par exemple à une température entre 8000 et 13000C, en le temps le plus court On pourrait alors extraire immédiatement le matériau du four, étant donné qu'il a traversé la zone de gonflement, et le refroidir de l'extérieur. Cependant, notamment dans le cas de matériaux très sensibles, il est toutefois recommandé, comme dans l'exemple de réalisation représenté, d'utiliser un four qui est plus long que la zone de gonflement, pour laisser le matériau gonflé se refroidir, dans une certaine mesure, lentement, dans la partie arrière du four avant l'extraction.Ce refroidissement lent,notamment directement à la suite de l'opération de go-nflement, se répercute avantageusement sur la qualité du matériau. Le matériau qui vient d'entre introduit dans le four et qui occupe la première partie de ce four, est préchauffé à une certaine température, par exemple comprise entre 400 et 6000C, au cours de son passage dans la première partie du four. Ce préchauffage est assuré notamment par le jet de gaz très regroupé qui fournit de la chaleur par rayonnement et le cas échéant par le jet de gaz dérivé de la veine de gaz de combustion et qui est ramené dans la première partie du four. Ce préchauffage du matériau se fait avant que celui-ci n'arrive dans la partie centrale du four ou s'effectue le gonflement. BLen entendu, l'invention n'est pas limitée à exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10/ Procédé de fabrication de matériaux de construction légers obtenus - par gonflement , notamment d'additifs de construction légers, que l'on gonfle par chauffage, procédé caractérisé en ce qu'on introduit dans un four de chauffage protégé contre les influences atmosphériques extérieumes, la matière première se présentant sous forme de granulés, on envoie à l'intérieur de l'enceinte de chauffage des gaz chauds sans oxygène ou pouvres en oxygène, pour créer une atmosphère inerte ou dans le cas échéant légèrement réductrice, pour effectuer le gonflement 20/ Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce qu'on expose la matière première passant dans lten- ceinte de chauffage à l'action de la chaleur, à courant direct, par le gaz chaud, cette matière première augmentant tout d'abord légèrement en température, puis étant échauffée brusquement à la température de gonflement, en un temps court, et restant maintenue un certain temps à cette température avant dé 'subir un refroidissement lent. 30/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractXrisé en ce que le refroidissement du matériau gonflé se fait dans l'enceinte de chauffage fermée. 4 / Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 2, caractérisé en ce que le refroidissement du matériau ronflé se fait, au moins en partie, dans l'enceinte de chauffage fermée, et au moins en partie à l'extérieur de cette enceinte. 5 / Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz chauffé est introduit dans l'enceinte de chauffage sous la forme d'un jet fortement regroupé, le cas échéant à l'aide de garnitures, et la température augmente de façon déterminée dans la partie centrale, ou la partie arrière de l'enceinte de chauffage,par rapport à la direction de passage du matériau. 60/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on augmente le chauffage du matériau dans la partie avant du four, par séparation d'une faible fraction du jet de gaz dans la partie avant de l'enceinte de chauffage zQZ Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on introduit le matériau à traiter dans la chambre de chauffage, à l'abri du jet de gaz chauffé. 80/ Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 7, caractérisé en ce que, pour arriver aux températures de traitement, on utilise directement les gaz de combustion ne contenant pas d'oxygène excédentaire et aucun combustible axtédentaire, ou une fraction négligeable de combustible excédentaire. 90/ Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que des températures de combustion supérieures à environ 1400-15000C, on effectue un refroidissement avant lrtintroduction des gaz dans l'enceinte de chauffage. 100/ Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on ajoute de l'eau au cours de la combustion du combustible ou après celle-ci , pour refroidir les gaz de combustion. 11 / Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on injecte l'eau sous pression. 120/ Installation pour la fabrication de matériaux de construction légers ou d'additifs de construction, légers par gonflement d'une matière première naturelle notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications l à 11, à l'aide d'un four tournant qui est chauffé par des gaz chauffés, introduits dans l'enceinte, installation caractérisée en ce qu'avec introduction du produit à traiter et du gaz chaud par le même côté du four, il règne dans le four une répartition de température de traitement qui augmente dans le sens de déplacement du produit, en partant des températures basses pour arriver jusqu'à la température de gonflement qui règne dans la partie arrière du four. 130/ Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la température de gonflement règne déjà dans la partie centrale du four et une température réduite règne dans la partie arrière. 140/ Installation selon l'une quelconque des revendications 12 & 13, caractérisée en ce que l'extrémité d'introduction du four est précédée d'une installation assurant un fort regroupement du jet de gaz, lors de l'introduction du gaz chauffé. 150/ Installation selon l'une quelconque des revendications 1.9 à 14, caractérisée en ce que les moyens de regroupement du jet de gaz sont formés par la chambre de combustion du combustible ou une partie d'une telle chambre de combustion. 160/ Installation selon la revendication 15, caractérisée en ce que la chambre de combustion comporte, notamment sur son côté de sortie, les organes de regroupement pour le jet de gaz de combustion. 170/ Installation selon l'une quelconque des revendications 15 & 16, caractérisée en ce que les organes de regroupement sont combinés à des buses et à des aubes directrices, ou sont réalisés en tant que tel. 180/ Installation selon l'une quelconque deb revendications 12 à 17, caractérisée en ce que l'orifice d'entrée pour le produit à tratrest situé directement à côté ou en-dessous de l'orifice d'entrée des gaz chauffés.