Brevet FR2474334A1 — publié le 19810731

L'invention a pour objet un dispositif de mélange avec turbulen- ce de fluides gazeux contenant des particules solides en suspension. L'invention s'applique plus particulièrement à la calcination des matières minérales, dans les installations de préparation du clinker de ciment. Dans ces installations on réalise la cuisson à haute température d'une matière pulvérulente appelée aussi "farine" et constituée générale- ment d'un mélange de calcaire et d'argile. Les installations de préparation par voie sèche comportent un four rotatif servant à fritter la farine,qui peut être remplacé par un four à lit fluidisé. A la sortie du four, la fa- rine cuite est refroidie par air dans un refroidisseur. En revanche avant d'être introduite dans le four, la matière subit un préchauffage dans une installation constituée généralement d'une série de cyclones o elle cir- cule à contre-courant de gaz chauds constitués par les fumées sortant du four. D'une façon générale, dans les procédés de cuisson des matériaux silicocalcaire utilisant un four rotatif ou à lit fluidisé et des échangeurs à cyclones, il est apparu ces dernières années qu'il était avantageux que la plus grande partie de la matière brute ait perdu son gaz carbonique avant son entrée dans le four rotatif. En effet, on s'était rendu compte que le dégagement de l'anhydri- de carbonique dans le talus de matière du four rotatif entraînait une dés- tabilisation de l'écoulement du produit pulvérulent et une arrivée peu régulière de ce produit dans la zone de cuisson du four rotatif. C'est pourquoi il est apparu judicieux de fractionner l'apport calorifique et de fournir entre la sortie du four et l'échangeur, le com- bustible nécessaire au processus endothermique de perte de l'anhydride car- bonique. L'air nécessaire à ce combustible, provient généralement du refroi- disseur, soit en passant par le four, soit par une conduite parrallèle au four. Cet apport calorifique supplémentaire est effectué dans un systè- me de calcination placé dans le circuit des fumées, entre la sortie du four et le cyclone le plus bas du préchauffeur. Le produit pulvérulent est extrait à une température de 720 à 7800, du préchauffeur, introduit dans la zone d'apport calorifique, calciné dans cette région puis introduit avec les fumées dans le cyclone inférieur de l'échangeur pour être séparé des fumées et dirigé versle four. Il apparaît que dans ce type de procédé, les calories produites par le combustible introduit entre la sortie du four et l'échangeur, sont utilisées de façon optimale si elles sont absorbées par la réaction endothermique de calcination de la farine entre le point d'introduction de cette farine dans la zone de combustion et le cyclone inférieur de l'échan- geur qui sépare la farine et les fumées. Un échange thermique moins favoraç ble conduit à des fumées plus chaudes en sortie du cyclone inférieur et à un début de calcination dans les étages supérieurs de l'échangeur. Les températures sont alors remontées à tous les étages de l'é- changeur et en particulier à la sortie des fumées de l'échangeur, ce qui conduit à un rendement thermique plus faible de l'installation. Un trans- fert efficace des calories apportées pour la calcination de-la farine est donc nécessaire à un bon rendement.de l'installation. Le problème a reçu une première réponse par un allongement du cheminement de la farine et des gaz de combustion dans une conduite très longue avorntle cyclone, pouvant décrire des boucles, de façon à augmenter le temps de séjour nécessaire à la réaction. L'expérience montre qu'il est très difficile, par cette voie, d'atteindre les longueurs qui donneraient le temps de séjour nécessaire dans ce type d'écoulement et l'on est conduit à éviter la perte de rendement qui en résulterait sur l'échangeur par L'ad- jonction d'un étage d'échangeur supplémentaire. Mais on sait que tout accroissement de hauteur des tours d'échan- geurs augmente considérablement les coûts. Or, la longue durée des temps de séjour nécessaires dans la solu- tion décrite ci-dessus résulte de la faiblesse des turbulences existant dans une conduite entre les gaz chauds et la farine. C'est pourquoi on a eu l'idiée d'intensifier la turbulence et, par ce moyen, d'accélérer le brassage d'homogénéisation de la farine dans les gaz et des températures dans les flux gazeux et les transferts thermi- ques entre gaz et farine. Jusqu'à présent, on a proposé déférents systèmes comportant des chambres de mélange, destinées à intensifier la turbulence, notamment par la création d'un courant tourbillonnaire.La chambre de mélan- peut avoir par exemple une paroi latérale de forme conique munie à sa base d'une volute d'entrée et à sa partie supérieure d'une volute de sortie reliée au dernier cyclone du préchauffeur. Il se produit à l'intérieur de 38 la chambre un tourbillon à l'intérieur duquel la matière peut être intro- duite par un dispositif d'injection placé à la partie supérieure dans l'a- xe du tourbillon. On peut également placer à cet endroit un brûleur de façon à produire une flamme qui se mélange avec les gaz et Es matières à l'inté- rieur de la chambre. Il est généraement nécessaire d'adjoindre à la base de cette cham- bre, au-dessous de la volute d'entrée des gaz, un cône relié à une goulotte d'évacuation pour récupérer les matières solides qui ne manquent pas de s'y accumuler par gravité lors des arrgts ou ralentissement de l'installation. Cependant, ce cône inférieur risque de se comporter avec l'entrée en volute inférieure comme un petit cyclone qui collecte continuellement et de manière indésirable une partie du produit pulvérulent. L'invention a pour objet un dispositif perfectionné permettant d'effectuer un excellent mélange par turbulence tout en assurant la récupé- ration et le recyclage des particules solides qui pourraient se déposer à la base de la chambre de mélange. Le dispositif selon l'invention comprend, de façon connue, une chambre de mélange limitée par une paroi de révolution autour d'un axe ver- tical, et dans laquelle débouchent deux courants de fluides gazeux dont l'un au moins contient les particules en suspension, un premier courant, tourbillonnaire, introduit par une entrée placée à une extrémité de la chambre pour former un tourbillon évacué par une volute de sortie et un second courant, axial, introduit par une entrée placée à l'autre extrémité et dans l'axe de la chambre et formant un jet pénétrant à l'intérieur du tourbillon pour s'y mélanger avec le premier courant et etre évacué par la volute de sortie. Conformément à l'invention, la volute de sortie est placée dans la partie centrale de la chambre de mélange, celle-ci comprenant une partie supérieure de formation du tourbillon comprise entre la volute de sortie et l'entrée du courant tourbillonnaire, celle-ci étant placée à son extré- mité supérieure et une partie inférieure de récupération et de recyclage des particules solides, en forme de surface inclinée s'évasant vers le haut et comprise entre la volute de sortie et l'orifice d'entrée du courant axial celui-ci étant placé à l'extrémité inférieure de la chambre. Dans une application particulièrement intéressante, le dtpositif de mélange selon l'invention constitue une partie dhn dispositif de calci- nation interposé entre un four de cuisson de matières minérabs et un dis- 38 positif de préchauffage à suspension, les matières venant du préchauffeur étant introduites dans l'un au moins des courants de gaz alimentant la chambre de mélange, et un combustible étant injecté dans ledit courant de gaz pour la formation d'une zone de combustion en aval de l'arrivée des matières, le courant axial inférieur étant constitué par au moins une partie des fumées sortant du four, alimenté par une gaine dont l'extrémi- té aval débouche dans l'entrée inférieure de la chambre et dont l'extré- mité amont est reliée à la sortie du four, la volute de sortie étant re- liée à un dispositif de séparation comprenant une sortie des matières calcinées/au four de cuisson et une sortie des gaz reliée au dispositif de préchauffage. L'invention va maintenant être décrite, en se référant à plu- sieurs mode de réalisation, donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue schématique en élévation d'un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue en élévation d'un deuxième-mode de réa- lisation. La figure 3 est une vue schématique partielle d'une installa- tion de production de ciment équipée d'un dispositif de mélange selon la - figure 1. La figure 4 représente en variante, l'application du dispositif selon la figure 2 à une installation de cuisson de ciment. Le dispositif représenté figure 1 se compose essentiellement d'une chambre de mélange 1 dans laquelle est formé un tourbillon d'un cou- rant de gaz introduit par une volute d'entrée 2 et évacué par une volute de sortie 3. A l'intérieur du tourbillon ainsi formé est introduit un second courant de gaz B alimenté par un orifice d'entrée 4 placé dans l'axe de la chambre à l'extrémité de celle-ci opposée à la volute d'entrée 2. On a déjà proposé, pour améliorer le mélange par turbulence de deux courants de gaz A et B, d'introduire le courant B à l'intérieur d'un tourbillon formé par k courant A en remontant vers le fond du tourbillon. De la sorte, en effet, le second courant B pénètre à l'intérieur du tourbillon jusqu'à un certain point de retournement o il se mélange avec le tourbillon pour être entratné avec lui et l'on augmente ainsi les turbulences. Cependant, dans les chambres de ce type, il était habituel de placer la volute d'entrée du tourbillon à la partie inférieure de la cham- 38 bre et la volute de sortie à la partie supérieure, et d'introduire le cou- rant axial B du haut vers le bas, surtout lorsque l'on désirait introduire à l'intérieur du tourbillon des matières se trouvant en suspension dans le courant axial et qui tombent ainsi par gravité à l'intérieur du tourbil- lon. L'inconvénient de ce type de chambre, comme on l'a indiqué, est que les matières non entraînées par le tourbillon, par exemple en cas de diminution des débits ou d'arrêt de l'installation, peuvent s'accumuler dans le bas de la chambrece qui entratne des inconvénients importants notamment lorsque l'on réalise dans la chambre une calcination de la chaux. Une première caractéristique de l'invention réside dans le fait que, contrairement à ce qui était fait habituellement jusqu'à présent, le tourbillon se développe du haut vers le bas, la volute d'entrée étant pla- cée à la partie supérieure de la chambre; dans ce cas, le courant axial B est introduit à l'intérieur du tourbillon de bas en haut. Mais, une autre originalité de l'invention réside dans le fait que la volute de sortie est placée à un niveau intermédiaire entre l'ori- fice d'entrée du courant tourbillonnaire A et l'orifice d'entrée du cou- rant axial B alors que, jusqu'à présent, la volute de sortie était placée à la hauteur de l'entrée du courant B. De ce fait, la chambre de mélange comprend deux parties placées respectivement au dessus et en dessous de la volute de sortie 3. La partie supérieure 11 de la chambre est placée entre la volute d'entrée et la volute de sortie. C'est là que se forme le tourbil- lon du courant A. De ce fait, cette partie 11 à une forme évasée du haut vers le bas, et peut être constituée par exemple par une surface conique éventuellement prolongée par une paroi cylindrique comme on l'a repré- senté sur la figure. La partie inférieure 12 de la chambre de mélange est placée en- tre la volute de sortie 3 et l'orifice d'entrée du courant axial 4 et elle est limitée par une surface inclinée s'évasant vers le haut et constituée par exemple d'une paroi conique ou pyramidale 12. On aurait dû s'attendre à ce que la partie inférieure 12, en jouant le rôle de divergent, risque d'entratner des court-circuitages du courant de fluide B injecté par l'orifice inférieur 4 et qui serait en- tratné directement par la volute de sortie sans monter dans l'axe de la chambre. Or, les observations ont montré au contraire que, même pour des angles de cônes assez faibles et pour les débits et vitesses du même ordre 38 dans les deux orifices d'entrée 2 et 4, le jet du fluide B remonte axia- lement à l'intérieur du tourbillon presque jusqu'à la volute d'entrée 2 avant de se mélanger au fluide A introduit par la volute 2. Cet effet peut s'observer même si l'on ne donne pas au courant B une vitesse très importante pour l'injecter à l'intérieur du tourbil- lon. En effet celui-ci provoque un effet d'aspiration du courant central et il suffit que celui-ci soit bien canalisé par l'orifice d'entrée 4 pour remonter à l'intérieur du tourbillon. La partie 12 présente alors l'avantage de récupérer les particu- les solides qui pourraient ne pas 9tre entraînées par le tourbillon, et les renvoyer à l'intérieur dela chambre 11 en les faisant reprendre par le courant ascendant B. Il se produit d'ailleurs à l'intérieur de la partie 12, autour du jet central b, des rouleaux de recirculation C qui favori- sent également le mélange des différents fluides avec les matières solides injectées. Ainsi, la chambre de mélange qui vient d'être décrite assure un niveau très élevé de turbulences favorables à un excellent mélange des flui- des et par conséquent à un excellent échange thermique. Il en résulte que les matières solides qui peuvent 9tre injectée dans l'un des-courants de fluide, absorbent une quantité de chaleur importante et que l'on peut réa- liser la calcination des matières solides si l'un au moins des courants de gaz a été échauffé par un brûleur. Dans le mode de réalisation de la figure 1, on placera de préfé- rence des moyens d'injection de combustibles dans la gaine 41 débouchant dans l'orifice inférieur de façon à produire une combustion diffuse dans le courant ascendant B en amont de l'orifice 4. Cette combustion se développe- ra dans le courant B qui parcourt dans la chambre un chemin plus long que le courant A puisqu'il doit traverser la partie inférieure 12 puis pénétrer à l'intérieur du tourbillon avant d'être entraîné par celui-ci. Pour cette raison, les matières solides seront également injectées de préférence dans le courant B de façon à obtenir un temps de séjour aussi long que possible. Dans ce cas, il faut évidemment que le courant B soit constitué par un gaz comburant ou, en tout cas, qu'il contienne de l'oxygène en excès de façon à assurer une combustion. Si le gaz B ne contient pas d'oxygène en excès et si le gaz com- burant doit être constitué par le courant A arrivant par l'orifice supéri- eur, il est alors préférable d'utiliser la disposition représentée sur la 38 figure 2. Dans ce cas, la partie supérieure de la chambre de mélange est constituée elle-même de deux sections. La volute d'entrée 2 du courant A débouche à la partie supérieure d'une première section 13 constituée par une chambre cylindrique dans laquelle se développe le tourbillon du haut vers le bas. La section 13 se termine par un rétrécissement 14 qui débouche dans le haut de la deuxième section constituée de façon identique à la par- tie supérieure 11 de la chambre représentée sur la figure 1. Le courant A injecté par la gaine 21 est constitué de préférence par un gaz riche en oxygène, comme de l'air chaud. De la sorte, si l'on in- jecte un combustble en proportions voulues dans la gaine 21, il se dévelop- pe une flamme très chaude dans le tourbillon formé entre la volute d'entrée 2 et la section rétrécie 14. Celle-ci permet de confiner dans la deuxième section 11 le courant de gaz B qui peut ainsi être constitué de fumées relativement pauvres en oxygène sans risquer de gêner le développement de la flamme. Les matières solides sont introduites dans le courant A et subis- sent donc une première élévation de température dans la première section 13. Le tourbillon se poursuit dans la deuxième section 11, jusqu'à la volute de sortie 3 et la température des matières augmente encore au contact du courant chaud B qui, dans la section 11, se mélange au tourbil- lon. Ainsi, dans un espace relativement réduit, l'association des deux sections superposées 11 et 13 dans esquelles se développe le tourbillon et l'introduction axiale du courant inférieur B permettent de réaliser un temps de séjour important des matières et une élévation de température suffisante pour provoquer leur calcination. Si l'on compare la chambre de mélange qui vient d'gtre décrite aux dispositifs connus, on constate que l'originalité essentielle vient de sa forme comprenant deux sections évasées s'élargissant à partir de deux orifices d'entrée placés un à la partie supérieure l'autre à la partie in- férieure, jusqu'à une volute de sortie placée dans la partie centrale. De la sorte, la chambre ne comporte plus de parois transversales planes qui favorisent les collages et l'accumulation de matières à proximité de la volute de sortie, m9me lorsque celle-ci est placée à la partie supérieure de la chambre. Au lieu de gêner le développement du tourbillon, la partie inférieure, évasée vers le haut, de la chambre, recueille les matières so- lides et favorise la constitution de courants de recirculation qui augmen- 38 tent encore le temps de séjour des particules dans la chambre. La chambre de mélange qui vient d'être décrite d'adapte particu- lièrement bien aux installations de production de clinker de ciment, com- me on l'a représenté sur les figures 3 et 4 qui correspondent respective- ment auxmode5de réalisation des figures 1 et 2. Une installation de production de ciment comprend essentiellement un four rotatif 5 légèrement incliné à la partie supérieure duquel sont in- troduites les matières premières préalablement réchauffées dans une instal- lation de préchauffage6constituée par exemple d'une sucession de cyclones fixes dont on n'a représenté que les deux derniers. De façon bien connue, la matière recueillie à la base du dernier cyclone 61 est introduite par une conduite 62 à l'entrée du four rotatif 5 et plus précisément sur une surfa- ce inclinée 71 de raccordement de l'extrémité supérieure du four à une gaine verticale 7 par laquelle les gaz sortant du four sont conduits vers le pré- chauffeur en passant par la chambre de mélange et de calcination. Les matières introduites par l'orifice dupérieur du four sont traitées à l'intérieur de celui-ci et le clinker ainsi formé est évacué par l'orifice inférieur vers un dispositif de refroidissement par air 8. Sur la figure 3 la chambre de mélange et de calcination est du type représenté sur la figure 1. La gaine de sortie 7 est munie à sa partie inférieure d'orifices 72 d'injection de combustible à une hauteur suffi- sante pour permettre le développement d'une flamme diffuse. A sa partie supérieure, la gaine 7 débouche dans une bifurcation constituée d'une part de la conduite 41 débouchant dans l'orifice inférieur 4 de la chambre de mélange et d'autre part une conduite de dérivation 24 reliée par la conduite 21 à la volute d'entrée supérieure 2 de la chambre. Ainsi, le courant axial inférieur B et le courant tourbillonnaire supérieur A sont constitués par deux parties des gaz évacués du four par la gaine verticale 7. Les débits respectifs des deux courants de gaz peuvent Ptre réglés par un choix judicieux des sections des conduites 41 et 24. Cependant, il sera sans doute utile de monter sur la conduite 41 et éventuel- lement sur la conduite 24 une vanne à étranglement non représentéep permet- tant de régler les débits respectifs. Les matières réchauffées dans l'installation de préchauffage sont dernier 60 recueillies à la base de l'avant/cyclone/et introduites par une conduite 63 à la partie inférieure de la gaine verticale 7 de telle façon qu'elles puissent être entraînées par le courant ascendant de gaz sortant du four. De préférence, cette introduction de matière se fera au-dessous des 38 moyens d'injection de combustible 72. On voit que,dans le mode de réalisation représenté,les matières solides sont contenues en suspension dans les deux courants de gaz A et B introduits dans la chambre de mélange. Si les gaz sortant du four 5 contiennent de l'air en excès, la combustion pourra se produire dans la gaine 7. Cependant, l'air comburant peut également être constitué par de l'air chaud venant du refroidisseur o il s'est réchauffé au contact du clinker sortant du four. Dans ce cas, cet air chaud est prélevé par une con- duite 81 qui débouche par un orifice 82 à la base de la gaine verticale 7, au-dessus des orifices d'injection de combustible 72. Ainsi, il se développe dans la gaine 7 une combustion diffuse qui provoque l'élévation de température de la farine introduite par la conduite 63 et dont la calcination se termine dans la chambre de mélange 1. Grâce à la récupération des particules solides,effectuée par la partie inférieure 12, toute la matière ayant subi cette précalcination est finalement évacuée par la volute de sortie 3 reliée par une conduite 31 au dernier cyclone 61 qui effectue la séparation de la farine envoyée au four par la conduite 62 et des gaz remontant vers le préchauffeur et notamment vers l'avant dernier cyclone 6 par la gaine 64. Le mode d'installation qui vient d'gtre décrit présente notamment un intérêt dans le cadre d'augmentation de production d'installations ancien- nes dans lesquelles la calcination était auparavant réalisée dans le four. On notera en particulier que la disposition de la chambre de mélange et sa forme compacte permettent particulièrement bien de l'adapter à l'extrémité d'une gaine d'évacuation verticale des gaz du four en amont du dernier cyclone. Dans le mode de réalisation de la figure 4, la gaine verticale 7 d'évacuation des gaz du four est plus courte. En effet, dans ce cas, la com- bustion n'est pas produite dans la gaine 7 mais dans la section supérieure 13 de la chambre de mélange qui est du type représenté sur la figure 2. Dans ce cas, la partie supérieure de la gaine verticale 7 débou- che directement dans l'orifice d'entrée inférieur 4 de la chambre de mélange celui-ci étant muni d'une vanne à étranglement 42 qui permet de régler la section du jet du courant ascendant B et par conséquent sa vitesse de péné- tration à l'intérieur de la chambre de mélange 1. Dans ce cas, le courant B contient seulement les matières qui ont pu 9tre entraînées par les gaz sortant du four. En effet, la farine brute 38 préchauffée venant de l'avant dernier cyclone 60est déversée directement dans la conduite 21 d'alimentation de la volute d'entrée 2. Dans la condui- te 21 arrive également l'air chaud venant du refroidisseur 8 et prélevé par la conduite 81, qui, dans ce cas, se raccorde à la conduite 21, De la sorte, si l'on place des brûleurs 72 à la partie supérieure de la section 13, un peu au-dessous de la volute d'entrée 2, il se développe une combustion dans le tourbillon du courant A dans la chambre 13 en présence de la farine introduite par la conduite 63 venant du cyclone 6Q La calcination de cette farine commencée dans la partie haute 13 se poursuit et se termine dans la partie inférieure 11 de la chambre grlâce à l'apport calorifique'et au brassage intense créés par le jet des fumées B venant du four rotatif 5 et introduites à la base de la chambre par l'entrée 4. Les gaz et la farine calcinée sont extraits de la chambre par la volute de sortie 3 reliée à l'entrée du cyclone 61 par la conduite 31. Les essais qui ont été réalisés ont montré que la chambre de mé- lange qui vient d'être décrite permet, lorsqu'on l'installe entre le four rotatif et l'échangeur à cyclone, de réaliser et de terminer dans un espace restreint et de manière très efficace,les échanges thermiques nécessaires à la calcination de la farine provenant de l'échangeur'. En particulier, en plaçant la chambre de mélange directement- au débouché de la gaine verti- cale'lde sortie des gaz du four, on utilise dans les meilleuresconditions l'énergie thermique des fumées. Le haut niveau de turbulence atteint dans la chambre permet de terminer les échanges thermiques de calcination avant que les matières calcinées contenues dans les fumées s'évacuant par la volute de sortie n'en soient séparées par le cyclone inférieur de l'échangeur placé en aval de la chambre. La faiblesse des quantités d'anhydride carbonique restant à dégager dans la farine calcinée introduite dans le four rotatif garantit une excel- lente stabilité d'écoulement de la farine à travers le four. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux détails des deux modes de réalisation qui ont été décrits, d'autres variantes pouvant être imaginées ainsi que d'autres applications de l'invention. il REVENDICATIONS 1) Dispositif de mélange avec turbulence de fluides gazeux et de particules solides en suspension, comprenant une chambre de mélange limitée latéralement par une paroi de révolution autour d'un axe vertical et dans laquelle débouchent deux courants de fluide gazeux dont l'un au moins con- tient les particules en suspension, un premier courant, tourbillonnaire, introduit par une entrée placée à une extrémité de la chambre et formant un tourbillon évacué par une volute de sortie, et un second courant,axial, introduit par une entrée placée à l'autre extrémité et dans l'axe de la chambre et formant un jet pénétrant à l'intérieur du tourbillon pour s'y mélanger avec le premier courant, l'ensemble étant évacué par la volute de sortie, caractérisé par le fait que la volute de sortie 3 est placée dans la partie centrale de la chambre de mélange 1, celle-ci comprenant une par- tie supérieure 11 de formation du tourbillon comprise entre la volute de sortie 3 et l'entrée 2 du courant tourbillonnaire A, celle-ci étant placée à son extrémité supérieure, et une partie inférieure 12 de récupération et de recyclage des particules solides, en forme de surface inclinée s'éva- sant vers le haut et comprise entre la volute de sortie 3 et l'orifice d'entrée 4 du courant axial B, celui-ci étant placé à l'extrémité inférieu- re de la chambre 1. 2) Dispositif de mélange selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules solides sont mises en suspension dans le cou- rant axial B introduit par l'extrémité inférieure 4 de la chambre. 3) Dispositif de mélange selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le courant axial B est alimenté par une conduite 41 débou- chant dans l'orifice d'entrée inférieur 4 et munie d'une vanne 42 de ré- glage du débit du courant axial. 4) Dispositif de mélange selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que le courant tourbillonnaire A est prélevé sur le débit du courant axial B par une conduite de dérivation 24 débouchant à l'entrée supérieure 2 de la chambre 1. ) Dispositif de mélange selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie supérieure de formation du tourbillon comprend deux sections superposées, une section supérieure 13 formant chambre de combustion à l'extrémité supérieure de laquelle sont placés l'entrée 2 du premier courant de fluide A et des moyens 72 d'injection de combustible et une section inférieure 11 en forme de surface évasée vers le bas jusqu'à 38 la volute de sortie et formant chambre de mélange, la section supérieure et la section inférieure étant reliées par un passage 14 à section rétrécie. 6) Dispositif de mélange selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé par le fait qu'il constitue une partie d'un dispositif de calcination interposé entre un four 5 de cuisson de matière minérales et un dispositif de préchauffage 6- desdites matières en suspension dans les gaz sortant du four, les matières venant du préchauffeur étant introdui- tes dans l'un au moins des courants de gaz alimentant la chambre de mélange 1 et un combustible étant injecté dans ledit courant de gaz pour la forma- tion d'une zone de combustion en aval de l'arrivée des matières, le courant axial inférieur B étant constitué par au moins une partie des fumées sortant du four alimentées par une gaine 7 dont l'extrémité aval débouche dans l'entrée inférieure 4 de la chambre 1 et dont l'extrémité amont est reliée à la sortie du four 5, la volute de sortie 3 étant reliée à un dispositif de séparation 61 comprenant une sortie 62 des matières calcinées reliée au four de cuisson 5 et une sortie 61 des gaz reliée au-dispositif de pré- chauffage 6. 7) Dispositif de mélange selon les revendications 1, 2, 3, 4, et 6 caractérisé par le fait que la gaine verticale 7 de sortie des fumées du four 5 est munie à sa partie inférieure de moyens d'injection de combusti- de moyens ble 72 et/d'introduction de la matière dans le courant ascendant de gaz et, à sa partie supérieure d'une bifurcation débouchant d'une part dans l'en- trée inférieure de la chambre de mélange 1 par un orifice 4 muni d'une van- ne de réglage 42 et d'autre part dans une conduite de dérivation 24 débou- chant à l'entrée supérieure 2 de-la chambre. 8) Dispositif de mélange selon la revendication 7, caractérisé par le fait que la gaine verticale 7 de sortie des fumées est munie de mo- yens 82 d'introduction d'air chaud en aval de l'injection en combustible, lesdits moyens d'introduction étant alimentés par de l'air chaud provenant d'un organe 8 de refroidissement des matières sortant du four après cuisson. 9) Dispositif de mélange selon les revendications 1, 5 et 6 ca- ractérisé par le fait que la chambre de combustion 13 placée au-dessus de la chambre de mélange est munie à la partie supérieure de moyens d'injection en combustible 72 et que l'entrée supérieure 2 du courant tourbillonnaire est alimentée par une conduite 81 de recyclage d'air chaud provenant d'un organe de refroidissement 8 des matières sortant du four 5 après cuisson, les matières venant du préchauffeur 6 étant introduites dans ladite condui- te de recyclage 81 et entraînées par l'air chaud vers la chambre de combus- 38 tion 13.