Brevet FR2445940A1 — publié le 19800801

L'invention concerne un procédé pour le traitement thermique d'une matière minérale, plus particulièrement pour la cuisson du gypse dans un four à étages. Elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connais par la DE-OS 2.529.849 un four à étages aménagé pour le traitement thermique de matières sous la forme de boue, en particulier pour les boues d'hydrate de magnésite. Dans ce four à étages les gaz chauffants sont conduits à travers le four de bas en haut, sensiblement en contre-courant avec la matière à traiter. Apres le traitement thermique complet la matière sort de l'étage le plus bas du four sous la forme de produit fini et est conduite vers le traitement suivant. Le four à étages connu ne produit qu'un seul produit fini et la fabrication ne peut pas être réglée pour obtenir un produit ayant subi des degrés de traitement thermique différents.Si l'on désirait par exemple obtenir deux produits finis ayant un degré de cuisson différent, il serait nécessaire d'utiliser conformément au but visé deux fours à étages du type connu conduits de manière dif férente. L'invention a pour but de rendre réglable, sans impliquer des frais importants, le traitement thermique d'une matière minérale, plus particulièrement la cuisson du gypse, en vue de l'obtention de produits ayant un degré de cuisson différent ou de produits présentant un degré de cuisson déterminé, obtenu par mélange. Selon l'invention ce but est atteint par un procédé du genre précité, en ce qu'au moins dans deux compartiments du four à étages on obtient en même temps des produits, plus particulièrement des plâtres, ayant chacun un degré de cuisson différent. Le four à étages utilisé dans le procédé selon l'invention est un four à étages combiné, puisque à peu près dans la région des étages du milieu le four est divisé par une surface de séparation en "compartiments" en une partie supérieure et en une partie inférieure de four, des traitements différents de la matière soumise à la cuisson, tels que cuisson à basse température, cuisson à haute température, cuisson mixte pouvant être effectués dans les deux parties de four. Ainsi, selon une particularité de l'invention, la partie supérieure du four à étages peut être aménagée en "compartiment" de cuisson à basse température avec son propre dispositif d'extraction pour le plâtre de cuisson à basse température, tandis que la partie inférieure du four à étages peut être aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température ayant un dispositif séparé d'extraction pour le plâtre de cuisson à haute température. Selon cette solution au moins une fraction du gypse qui parcourt de haut en bas le four à étages ne traverse pas complètement le four, ladite fraction étant extraite de la partie supérieure du four, à la surface de séparation en "compartiments" sous forme de plâtre de cuisson à basse température, tandis que la fraction restante du gypse est extraite de l'étage inférieur de la partie inférieure du four sous forme de plâtre de cuisson à haute température. Selon l'invention on peut ainsi fabriquer dans un seul four à étages combiné, du plâtre de cuisson à basse température et du plâtre de cuisson à haute température. Plus particulièrement dans le cas ou la quantité totale de plâtre de cuisson à basse température est extraite de la partie supérieure du four à étages au-dessus de la surface de séparation en "compartiments" et aucune fraction de ce plâtre de cuisson à basse température n'est transportée dans la partie inférieure du four à étages aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température, on introduit du gypse brut dans le "compartiment" de cuisson à haute température du four à étages au-dessous de sa surface de séparation en "compartiments", gypse brut qui est transformé par le traitement thermique plâtre de cuisson à haute température. Selon une autre particularité de l'invention, le plâtre de cuisson à basse température extrait du four à étages et le plâtre de cuisson à haute température qui en est extrait séparément peuvent être conduits ensemble et transformés par mélange en plâtre de cuisson mixte dans un mélangeur se trouvant à l'extérieur du four à étages. Selon une autre forme de réalisation de l'invention la partie supérieure du four à étages peut être aménagée en "compartiment" de cuisson a- haute température et la partie inférieure du four à étages peut être aménagée en "compartiment" de mélange, respectivement de refroidissement, en vue du mélange du plâtre de cuisson- à haute température de la partie supérieure du four avec le gypse brut introduit dans la partie inférieure du four.Dans ce cas, le gypse brut introduit dans l'étage le plus haut du four dans la partie du four-au-dessus de la surface de séparation en "compartiments" est chauffé à une température de cuisson élevée ; et une fraction du gypse brut introduit dans le four a étages est introduite à la surface de séparation en "compartiments" dans la partie inférieure du four où le plâtre de cuisson à haute température de la partie supérieure du four et le gypse brut, frais, introduit sont mélangés et donnent un plâtre de cuisson mixte qui est extrait de l'étage le plus bas du four.Dans la partie inférieure du four servant de mélangeur, respectivement de refroidisseur, le gypse brut, frais, introduit, est partiellement déshydraté par le plâtre chaud de cuisson à haute température, surtout par sa fraction surcuite, c'està-dire qu'il est libéré d'une partie de son eau dthydra tation et en même temps le gypse brut refroidit le plâtre chaud, de cuisson à haute température. La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée. - La figure 1 montre un four à étages combiné pour la cuisson du gypse en vue d'-obtenir au moins deux produits ayant un degré de cuisson différent, et - la figure 2 montre un four à étages combiné dont la partie inférieure sert également de mélangeur. Selon la figure 1, le four à étages combiné de l'invention est constitué essentiellement d'une enveloppe cylindrique fixe 10 en matière réfractaire. L'espace intérieur de ce four présente plusieurs soles d'étage 11 disposées en étages, ltune au-dessus de l'autre, qui sont interrompues alternativement, à l'extérieur et à l'inté- rieur, par des ouvertures 12 et 13, de façon à permettre que le gypse brut à grains fins chargé à l'étage le plus haut, en 14, de même que les gaz chauds puissent passer transversalement au-dessus de chaque surface de sole des étages. Dans la région inférieure du four à étages sont raccordées, à l'extérieur du four, des conduites de gaz chauffants 15, 16 et 17, qui sont reliées à des chambres de combustion, non représentées en détails sur le dessin, où, par la combustion de combustibles solides, liquides ou gazeux, sont produits des gaz chauffants, qui sont introduits dans le four à étages à une température de 700 à 900 ou a une autre température appropriée pour le produit fini correspondant à produire. Avec les gaz chauffants aussi chauds, qui peuvent être conduits par exemple de bas en haut à travers le four à étages, à contre-courant au gypse soumis à la cuisson, l'eau d'hydratation du gypse brut peut être chassée dans la partie inférieure du four à étages. Axé centralement au milieu du four, est disposé un mécanisme racleur a mouvement lent de rotation, constitué essentiellement d'un arbre creux vertical 18 ayant des bras radiaux de raclage 19 munis de pelles de raclage non représentées en détails sur le dessin. Le four à étages combiné selon l'invention, est divisé par une surface de séparation en "compartiments" 20, indiquée schématiquement, en une partie de four supérieure et une partie de four inférieure. La partie supérieure du four à étages est aménagée en "compartiment" de cuisson a basse température avec son propre dispositif d'extraction 21 pour le gypse cuit à basse température, tandis que la partie inférieure du four à étages est aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température avec son propre dispositif d'extraction 22 pour le gypse cuit à haute temperature. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1 une fraction ou la quantité totale de gypse brut 14 chargé à l'étage le plus haut du "compartiment" de cuisson a basse température ne traverse pas complètement le four à étages de haut en bas, mais est extraite du four à la surface de séparation en "compartiment" 20 sous forme de plâtre de cuisson à basse température 21, tandis que la quantité restante du gypse du compartiment de cuisson à basse température passe dans l'étage de cuisson à haute température et est extraite de l'étage le plus bas du four sous forme de plâtre de cuisson à haute température 22. En particulier, lorsque la quantité totale de plâtre de cuisson à basse tmpérature 21 est extraite du "compartiment" de cuisson à basse température du four a étages combiné, on introduit dans le canrtiment de cuisson à haute température du four à étages, au-dessous de sa surface de séparation en "coepartinents" 20, du gypse frais, qui neut être dérivé comme courant partiel 14a, représenté par une ligne en tirets, de la conduite d'amenée de gypse brut 14 à l'étage le plus haut du four. Le gypse brut 14a est cuit dans la partie inférieure du four à étages en plâtre de cuisson à haute température. Les dispositifs séparés d'extraction 21 pour le plâtre de cuisson à basse température et 22 pour le plâtre de cuisson a haute température permet la fabrication de sortes spéciales de plâtre de moulage et/ou de plâtre pour enduits. Le plâtre de cuisson à basse température 21 et le plâtre de cuisson à haute température 22 peuvent aussi bien être conduits ensemble et transformés par mélange dans un mélangeur 23 se trouvant à l'extérieur du four à étages en plâtre de cuisson mixte 24. Les gaz brûlés sont évacués du four à étages en 25. De même que le four de la figure 1, le four à étages combiné de la figure 2 est divisé par une surface de séparation en "compartiments" 20 en une partie de four supérieure et une partie de four inférieure. Dans ce cas dans la partie supérieure du four, on introduit au-dessus de la surface de séparation en "compartiments" 20, des gaz chauffants 26, 27, a une température d'environ 700 a- 9000C ou à une autre température appropriée, pour le produit final à obtenir ; le gypse brut 14 chargé à l'étage le plus haut du four est chauffé dans la partie supérieure du four à étages, au-dessus de la surface de séparation en "compartiments" 20, à la température nécessaire de cuisson à haute température ; une fraction 14a du gypse brut amené à l'étage le plus haut du four est introduite dans la partie inférieure du four, à la surface de séparation en "compar timents", et dans cette partie le plâtre de cuisson à haute température amené de la partie supérieure du four est mélangé avec le gypse brut, frais, introduit, 14a, le mélange étant extrait de l'étage le plus bas de la partie inférieure du four (flèche 28). Dans cette forme de réalisation la partie supérieure du four à étages est aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température et la partie inférieure en "compartiment" de mélange, respectivement de refroidissement, en vue du mélange du plâtre de cuisson a haute température de la partie supérieure du four avec le gypse brut 14a introduit dans la partie inférieure.Dans la partie inférieure du four à étages fonctionnant comme mélangeur le gypse brut fraîchement introduit 14a absorbant la chaleur du plâtre chaud cuit a haute température est transformé par déshydratation en plâtre cuit à basse température ; en même temps des fractions surcuites du plâtre cuit à haute température ré-absorbent une certaine quantité d'eau d'hydratation, cependant que le gypse brut fraîchement introduit 14a refroidit le plâtre chaud cuit a haute température. Le plâtre de cuisson mixte 28 sort suffisamment refroidi du four à étages. De toute façon, les étages inférieurs du four peuvent être aménagés, si nécessaire, pour un refroidissement additionnel du produit cuit. I1 va de soi que l'objet de l'invention n'est pas limité aux exemples de réalisation illustrés par les figures 1 et 2. Ainsi les gaz chauffants produits par la combustion de combustibles solides, liquides ou gazeux au lieu d'être conduits à contre-courant au gypse soumis à la cuisson peuvent très avantageusement être aussi bien conduits a travers le four a étages en équicourant de haut en bas ou en courant croisé, la sortie des gaz brulés pouvant être effectuée à un étage ou répartie sur plusieurs étages. En outre, en amont du four à étages combiné selon l'invention peut être monte un préchauffeur/présécheur parcouru par les gaz brûlés du four dans lequel le gypse brut soit humide, soit également sous forme de boue, est introduit ou éventuellement injecté a l'aide de buses. Au lieu d'insuffler dans le four a étages combiné des gaz chauffants chauds provenant des générateurs de gaz de chauffage situés a l'extérieur du four, on peut disposer aussi bien a l'intérieur du four a- étages des bruleurs ou d'autres sources de chaleur. En prévoyant plus d'une surface de séparation en "compartiments" on peut produire dans le four a- étages combiné de l'invention même plus de deux produits de cuisson ayant un degré de cuisson différent. Lors de la cuisson du gypse dans le four à etages combiné de l'invention on peut également produire avec une atmosphare zonaire d'air humide la variété alpha semi-hydratée nécessaire pour la fabrication du plâtre dur. Dans le four à étages combiné on peut également effectuer à la place du gypse la cuisson de la chaux ou d'une autre matière minérale. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le traitement thermique d'une matière minérale, plus particulièrement pour la cuisson du gypse dans un four à étages, caractérisé en ce qu'au moins dans deux compartiments du four à étages on obtient en même temps des produits, plus particulièrement des plâtres, ayant chacun un degré de cuisson différent. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une fraction du gypse qui parcourt le four à étages de haut en bas ne traverse pas complètement le four, ladite fraction étant extraite du four, à la surface de separation en "compartiments", sous forme de plâtre de cuisson a basse température, tandis que la fraction restante du gypse est extraite de l'étage inférieur du four sous forme de plâtre de cuisson à haute température. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on introduit du gypse brut dans le "compartiment" de cuisson à haute température du four a étages au-dessous de sa surface de séparation en "compartiments". 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le plâtre de cuisson à basse température extrait du four à étages et le plâtre de cuisson à haute température qui en est extrait séparément sont conduits ensemble et sont transformés par mélange en plâtre de cuisson mixte dans un mélangeur se trouvant à l'extérieur du four à étages. 5 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la partie supérieure du four à étages, on introduit au-dessus dlune surface de séparation en "compartiments" des gaz chauffants ; le gypse brut introduit dans l'étage le plus haut du four dans la partie du four au-dessus de la surface de séparation en "compartiments" est chauffé à une température de cuisson élevée ; une fraction du gypse brut introduit dans le four à étages est introduite à la surface de séparation en "compartiments" dans la partie inférieure du four et dans cette partie inférieure du four, 'le plâtre de cuisson à haute température de la partie supérieure du four et le gypse brut, frais, introduit sont mélangés et donnent un plâtre de cuisson mixte qui est extrait de l'étage le plus bas du four. 6 - Installation pour la cuisson d'une matière minérale, plus particulièrement de gypse, caractérisée par un four à étages (10) divisé par une surface de séparation en "compartiments" (20) en une partie supérieure et en une partie inférieure de four 7 - Installation selon la revendication 6, caractériséeen ce que la partie supérieure du four à étages est aménagée en "compartiment" de cuisson à basse température avec son propre dispositif d'extraction (21) pour le plâtre de cuisson à basse température, tandis que la partie inferieure du four a étages est aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température ayant un dispositif séparé d'extraction (22) pour le plâtre de cuisson à haute température. 8 - Installation selon la revendication 6, caractériséeen ce que la partie supérieure du four a- étages est aménagée en "compartiment" de cuisson à haute température et la partie inférieure du four a- étages est aménagée en "compartiment" de mélange, respectivement de refroidissement, en vue du mélange du plâtre de cuisson à haute température de la partie supérieure du four avec le gypse brut frais (14a) introduit dans la partie inférieure du four. 9 - Installation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractériséeen ce qu'en amont du four à étages est monté un préchauffeur/présécheur parcouru par les gaz brulés du four (25) dans lequel le gypse brut soit humide, soit également sous forme de boue, est introduit ou éventuellement injecté à l'aide de buses.