Brevet FR2434787A1 — publié le 19800328

La présente invention concerne un procédé et une installation de traitement, comprenant la cuisson, de matières brutes à ciment ou matières brutes analogues présentant une forte teneur en humidité, lesdites matières brutes humides étant séchées, préchauffées et pulvérisées avant d'être introduites dans d'autres parties de l'installation pour subir un préchauffage, une précalcination et une cuisson supplémentaires. Un procédé antérieur bien connu de production, par exemple de ciment, consiste à effectuer à la fois un séchage, un prechauffage et un frittage dans un long four rotatif. Ce mode opératoire est connu sous la désignation "procédé humide" à cause de l'utilisation de matières brutes présentant une teneur en humidité relativement élevee. Le changement destiné à permettre l'utilisation de matières brutes à ciment présentant une faible teneur en humidité a été le départ d'un développement marqué par l'utilisation d'installations de préchauffage distinctes, par exemple des préchauffeurs à cyclone, des précalcinateurs et des fours rotatifs de plus en plus petits. Ce mode opératoire est connu sous la désionation "procédé sec" et a fortement contribué à l'amélioration du rendement dans la fabrication du ciment. Afin de tirer profit de cequi est connu du procédé sec, lorsquton traite des matières brutes présentant une forte teneur en humidité, ctest-à-dire des matières brutes humides, un sécheur, par exemple un sécheur-atomiseur,a été incorporé parfois (voir par exemple le brevet britannique NO 1 375 566) en amont du préchauffeur d'une installation mettant en oeuvre un procédé sec, afin de sécher et ae pulvériser les matières brutes humides pour qu'elles puissent être soumises à un traitement supplémentaire dans l'installation sous forme de matières brutes sèches. Cepen dant, dans de telles installations, il a e été necessaire d'incorporer un générateur supplémentaire de chaleur en amont du sécheur pour obtenir suffisamment de chaleur dans le sécheur pour sécher les matières brutes humides. Les gaz d'échappement du four, après leur passage dans les étages de préchauffage, ne contenaient pas suffisamment de chaleur pour sécher les matières brutes humides dans le sécheur. L'utilisation d'un tel générateur de chaleur accouplé à un sécheur qui est lui-même monté en amont d'un préchauffeur, qui, par exemple, peut être du type cyclone, donne à la fois un procédé de fabrication compliqué et relativement coûteux et une installation technique complexe, ce qui signifie une augmentation des frais d'exploitation de l'installation. La présente invention a pour objet un procédé et une installation de traitement, par le "procédé sec", de matières brutes à ciment ou de matières brutes analogues présentant urne forte teneur en humidité, par exemple une pâte brute à ciment ou une suspension de matières brutes à ciment, sans les inconvénients précités. Selon la présente invention dans un procédé de traitement thermique d'une matière brute a' ciment ou de matières brutes analogues, présentant une forte teneur en humidité dans une installation à four rotatif qui comprend un système de préchauffage et de précalcination comportant un sécheur dans lequel la matière brute humide est introduite, la matière brute prechauffée séchée provenant du sécheur est mise en suspension dans les gaz d'échappement du four et est soumise ul térieurement à-un traitement thermique suffisant pour obtenir le degré voulu de précalcination, les gaz d'échappement, après avoir e' été se' séparés s de la matière brute précalcinée qui passe dans le four rotatif pour y subir un traitement thermique sup plémentaire, étant transférés dans le sécheur, et la température des gaz-de sortie, après leur séparation de la matière brute précalcinée, étant suffisante pour sécher la matière brute humide dans le sécheur. L'invention concerne également une installation à four rotatif destinée à traiter thermiquement une matière brute à ciment ou des matières brutes analogues présentant une forte teneur en humidité, l'installation présentant un système de préchauffage et de précalcination monté en amont du four et comportant un sécheur dans lequel la matière brute humide est introduite et qui est destiné à pulvériser, à sécher et à préchauffer cette dernière avant quelle passe dans le four, et une zone de précalcination pour précalciner la matière brute; un dispositif destiné à mettre la matière brute séchée et préchauffée en suspension dans les gaz d'échappement du four à introduire dans la zone de précalcination ; un séparateur relié à cette dernière pour séparer la matière brute précalcinée des gaz d'échappement du four ; et un dispositif destiné à faire passer les gaz dtéchappement directement du séparateur dans le sécheur, afin de les utiliser dans ce dernier pour sécher la matière brute humide. Ainsi, pendant que les gaz de sortie passent dans le sécheur, leur chaleur est utilisée pour sécher et préchauffer les matières brutes. Les gaz sont transférés de préférence du sécheur dans un précipitateur par l'in termédiaire d'un autre séparateur dans lequel les matières brutes séparées des gaz sont introduites, avec les matières brutes provenant du sécheur, dans ltentrée du four ou dans une colonne montante inferieure. Ainsi, les étages multiples spéciaux de préchauffeur à cyclone des installations à four précédemment connues peuvent être remplacés en partie par le sécheur, dans lequel se produit aussi une partie du préchauffage nécessaire, et en partie par une colonne montante coopérant avec un précalcinateur, dans lequel le préchauffage et la précalcination sont ~achevées. Un autre avantage résidé dans le fait que les générateurs de chaleur séparés,utilisés jusqu'à présent pour atteindre la température voulue dans le sécheur,peuvent être remplaces par la chaleur provenant du precalcinateur et des gaz d'échappement du four, ce qui permet de mieux utiliser ces derniers.Ceci est rendu possible, soit par l'utilisation d'un four rotatif à ltextrémité supérieure duquel est incorporé un dispositif de dispersion des matières brutes, ce qui permet dtutiliser un four relativement court et d'obtenir la chaleur nécessaire de précalcination des matières brutes à I'extré- mité du four et dans la colonne montante, système qui est de cri t, par exemple, dans le brevet britannique NO 1 508 840, solt en acheminant l'air de refroidissement usé provenant d'un refroidisseur monté en aval du four pour refroidir le produit traite dans ce dernier comme air-comburant dans la zone de précalcination en le faisant passer dans le four ou en contournant ce dernier, ou bien en combinant ces deux trajets et en introduisant les matières brutes du sécheur dans ltentrée du four et/ou dans la zone de precalcination. Dans les deux cas, on évite la perte due chaleur des gaz d'échappement du four et du précalcinateur d'une zone de préchauffage à plusieurs etages. De plus, le sécheur et le calcinateur avec les séparateurs cyclones associés forment ensemble une zone de prechauffage et de précalcination extremement ramassée. Le désir de maintenir le sécheur à des dimensions raisonnables rend le procédé et la construction particulièrement avangageux et peu onereux lorsque l'installation est destinée à de faibles capacités de production. Ltinvention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une installation comportant un four rotatif à l'extrémité supérieure ou daentrée duquel est incorporé un dispositif de dispersion et de matière brute ; et la figure 2 représente schématiquement une installation comportant une dérivation pour acheminer l'air comburant du refroidisseur dans la colonne montante la plus basse, la matière brute étant admise dans ltextrémité supérieure du four et/ou dans la zone de precalcination. La figure 1 représente un four rotatif 1 à l'extré- mité d'entrée 2 duquel est monté un dispositif de dispersion sous la forme d'une chambre à godets la. Une zone de séchage, de préchauffage et de précalcination est reliée à llentrée du four, zone qui se compose d'un sécheur-atomiseur 8 alimenté par une conduite 8a en matière brute présentant une forte teneur en humidité, ctest-à-dire une matière brute humide, et d'une colonne montante 3 remplissant la fonction d'un précalcinateur et équipée d'un brûleur d'un type connu alimenté en combustible par un conduit 4a et en air atmosphérique par un conduit 4bpour assurer la combustion dans le précalcinateur.Le précalcinateur 3 et le secheur-atomiseur 8 sont reliés à des séparateurs cyclones respectifs 5 et 12 destinés à séparer les matières brutes traite'es des gaz d'échappement. La matière brute précalcinée isolée dans le cyclone 5 passe par une conduite 6 dans la partie inférieure de rentrée 2 du four, de l'autre côté de la chambre à godets la pour subir un traitement supplémentaire dans le four 1, tandis que la matière brute isolée dans le cyclone 12 passe par la conduite 15 dans la chambre à godets la avec le reste de la matière brute séchée et préchauffée dans le sécheur-atomiseur 8. Une conduite 7 transfère la quantité totale des gaz d'échappement du four 1 et du précalcinateur 3 dans le sécheur atomiseur 8.Les gaz dtéchappement passent ensuite dans le sécheur-atomiseur 8, le quittent par une conduite 11 et sont acheminées par une conduite 13 dans un précipitateur (non représente) par 1 t intermédiaire du cyclone 12. Des vannes 10 et 14 sont utilisées pour empêcher une aspiration d'air parasite par l'intermédiaire des conduites 9 et 15 dans le. sécheur-atomiseur 8 et dans le cyclone 12 respectivement. En fonctionnement, les matières brutes humides sont introduites dans le sécheur-atomiseur 8 par la conduite 8a et sont séchées, pulvérisées et préchauffées dans ledit sécheur 8 par les gaz chauds d'échappement du four 1 et du calcinateur 3. La matière brute passe ensuite par la conduite 9 et, avec la matière brute isolée dans le cyclone 12 ,est transférée par la conduite 15, dans la chambre a' godets la. Dans cette dernière, les matieres brutes sont dispersées pour être mises en suspension dans les gaz dtéchappement du four qui ont été portés approximativement à une température de précalcination et elles sont entraînées par les gaz pour être transférées par la colonne montante de bas en haut dans le précalcinateur 3 dans lequel elles subissent une précalcination supplémentaire. Dans le cyclone 5, la matière brute précalcinée est séparée des gaz d'échappement et transférée par la conduite 6 dans le four rotatif 1 pour y subir un traitement supplémentaire. Les flèches indiquent la circulation des gaz d'échappement dans l'installation et on peut voir que, dans l'exemple représenté, la totalité des gaz d'échappement passe par la conduite 7 dans le sécheur-atomiseur 8. Des calculs ont révélé que si le traitement par les gaz d'échappement du four à ltextrémité supérieure de ce dernier s'effectue entre 1400 et 1600 C, la température résultante est d'environ 800 C à l'entre du précalcinateur, d'environ 9000C à la sortie de ce dernier, d'environ 8500C à rentrée inférieure du sécheur-atomiseur et d'environ 1750C à la sortie de ce dernier. La plupart des références utilisées sur la figure 2 sont les mêmes que celles de la figure 1. Toutefois, un joint usuel lb relie l'extrémité supérieure 2 du four à la colonne montante inférieure 3a. L'air comburant provenant d'un refroidisseur (non représenté) monté en aval du four est transféré par une conduite 17 à la colonne montante 3a, en contournant ainsi le four. Un registre 18 est monté dans le conduit 17 pour régleur l'alimentation en air comburant. Une vanne de déviation 16 transfère les matières brutes provenant du sécheur 8 et du cyclone 12 soit par un conduit 9a dans l'en- trée 2 du four, soit par un conduit 9b dans le précalcinateur 3.Dans cette forme de réalisation de l'invention, la température régnant à l'entre 2 du four peut être inférieure à celle de la forme de réalisation de la figure 1 et la dérivation de l'air comburant permet dtatteindre une température plus élevée que celle qui pourrait être engen drée dans le précalcinateur et permet également dtutili- ser une plus grande diversité de sources de combustion dans ce dernier, comme un combustible de mauvaise qualité, des déchets combustibles, etc. Cependant, ceci nécessite la possibilité de diriger le débit des matières brutes en quantités qui dépendent de la chaleur engendrée, soit à l'entrée du four, soit dans le calcinateur ou de les diviser entre ces derniers, ce qui est effectué au moyen de la vanne de déviation 16. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportees au procédé et à l'installation décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique d'une matière brute à ciment ou matières brutes analogues présentant une forte teneur en humidité dans une installation à four rotatif, qui comporte une zone de préchauffage et de précalcination comportant un sécheur dans lequel la matière brute humide est introduite, procédé caractérisé en ce que la matière brute séchée et préchauffée provenant du sécheur-est mise en suspension dans les gaz d'échappement du four et est soumise ul térieurement à un traitement thermique suffisant pour obtenir le degré voulu de précalcination, les gaz d'échappement, après avoir été séparés de la matière brute précalcinée qui passe dans le four rotatif pour y subir un traitement supplémentaire, étant transférés dans le sécheur, et la température des gaz dtéchappement,après leur séparation de la matière brute précalcinée, étant suffisante pour sécher la matière brute humide dans le sécheur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière brute séchée et préchauffée provenant du sécheur est introduite dans un dispositif de dispersion monté a' l'ex- trémité d'entre du four, le dispositif de dispersion ayant pour effet, en service, de disperser la matière brute pour la mettre en suspension dans les gaz d'échappement du four. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière brute séchée et préchauffée provenant du sécheur est introduite dans la zone de précalcination et est entraînée par cette dernière dans les gaz d'échappement du four. 4. Installation à four rotatif destinée à traiter thermiquement une matière brute à ciment ou des matières brutes analogues, présentant une forte teneur en humidité, installation caractérisée en ce quelle présente une zone de préchauffage et de précalcination montée en amont du four et comportant un sécheur dans lequel la matière brute humide est introduite pour etre pulvérisée, séchée et préchauffée avant de passer dans le four, et un précalcinateur destiné à précalciner la matière brute, un dispositif destiné à mettre la matière brute séchée et préchauffée en suspension dans les gaz d'échappement du four destinés à être introduits dans le précalcinateur, un séparateur relié à ce dernier pour séparer des gaz d'échappement du four la matière brute précalcinée et un dispositif destiné a' faire passer directement les gaz d'échappement du séparateur dans le sécheur afin qu'ils soient utilisés dans ce dernier pour sécher la matière brute humide 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que le sécheur est un sécheur-atomiseur. 6. Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la matière brute provenant du sécheur est introduite dans ltentrée du four pour être entraînée par les gaz d'échappement. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce quelle comporte un dispositif de dispersion incorporé à ltentrée du four pour disperser la matière brute dans les gaz dtéchappement de ce dernier. 8. Installation selon la revendication 4 ou 5, carac térisée en ce que la matière brute provenant du sécheur est introduite dans le précalcinateur pour y être mise en suspension dans les gaz d'échappement du four. 9. Installation selon ltune quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la matière brute provenant du sécheur peut être introduite sélectivement, soit dans le précalcinateur, soit dans ltentrée du four, pour être mise en suspenion dans les gaz d'échappement du four. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce que l'air comburant est introduit dans le précalcinateur par le système d'alimentation d'un brûleur. Il. Installation selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisée en ce que l'air comburant est introduit dans le précalcinateur à partir d'un refroidisseur monté en aval du four pour refroidir le produit traité dans ce dernier, l'air étant aspiré à travers le four dans le précalcinateur ou étant introduit directement du brûleur dans ce dernier par un conduit qui contourne le four.