Brevet FR2493826A1 — publié le 19820514

Perfectionnements à la calcination de dihydrate de sulfate de calcium. La présente invention concerne un perfectionnement au procédé et d l'appareil de calcination du dihydrate de sulfate de calcium ou gypse. Quand on calcine le dihydrate en hémihydrate, toute tendance a produire de l'anhydrite insoluble aux dépens de l'héminydrate constitue un inconvénient car dans certaines applications ceci conduit a > réduire l'utilisation effective de gypse minéral soumis au traitement. Dans certaines conditions, on peut observer cette tendance dans les procédés continus de calcination basés sur le chauffage direct du gypse par des yaz chauds, où le minéral alimenté est calciné et transformé très rapidement en hémihydrate. La présente invention procure un moyen pour réduire la production d'anhydrite insoluble, dans un procédé de calcination continue, par chauffage gazeux direct d'un lit de gypse, à des niveaux qui sont par exemple typiques de la production d'une chaudière fonctionnant sans action directe de gaz chauds sur le mineral utilisé. Selon la présente invention, il est prévu de pulvériser de l'humidité dans la phase gazeuse au-dessus du lit, par exemple dans l'espace des gaz d'échappement dans ou à proximité de la partie supérieure du récipient de calcination ou dans le tube par lequel le gaz chaud est introduit dans le lit, ou dans ces deux endroits. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après qui est faite en se référant particulié- riment à la production de gypse calciné selon le brevet GB 1488665 et la demande de brevet GB publiée 2 043 219A. Bien que la description détaillée de l'invention concerne ces deux procédés et appareils, on comprendra que l'invention puisse être applique à d'autres procédés et appareils de calclaatlon directe de sulfate de calcium, et plus spéciale- ment à un equll,ement calcinant du dihydrate de sulfate de calcium de façon rapide et par chauffage direct. Le brevet GB 1 488 6b5 décrit un procédé de calcination de dihydrate de sulfate de calcium dans lequel le dihydrate est chauffé dans un récipient de calcination par de la chaleur appliquée indirectement par l'intermédiaire des parois externes du récipient et chauffé de plus par l'introduction directe de gaz chauds non réactifs, et de préférence des produits de combustion gazeux chauds, à l'intérieur de la masse du dinydrate contenu danse recipient par l'intermédiaire d'un tube oriente de façon générale vers le bas depuis le haut du récipient et muni d'au moins une ouverture dans sa région basse qui est immergée dans la masse du matériau.Pour que la production soit maximale et pour obtenir tous les avantages du procédé, on préfère faire fonctionner le récipient de calcination de façon continue, le matériau calciné etant déchargé par l'intermédiaire d'un déversoir ou de tout autre dispositif de contrôle de niveau. L'adoption de ce développement permet d'augmenter aussi bien le rendement thermique que le taux de production d'une chaudière classique. Cependant, lorsque le taux de la chaleur fournie par introduction directe de gaz chauds est élevé, on a observé la- tendance mentionnée ci-dessus à produire de l'anhydrite insoluble aux dépens de l'hémlhy- drate. Bien que l'on puisse utiliser une variété de sources de gaz chauds ou de produits de combustion gazeux chauds, on préfère actuellement utiliser un brûleur à combustible situé à la partie supérieure du récipient ou tube de calcination. Avantageusement, le brûleur peut être situé à la partie supérieure de la chaudière de calcination de gypse, le tube parvenant jusque dans le lit. Les gaz de combustion sont de préférence répartis par l'intermédiaire de trous pratiqués dans les parois latérales de la région inférieure du tube à l'intérieur du lit, alors que la région inférieure du tube est de préférence ouverte. Dans la mise en oeuvre préférée de l'invention, on introduit de l'eau ou tout autre liquide aqueux (ou de la vapeur) dans le tube à brûleur, selon un taux contrôle. I1 convient de régler le débit d'eau ou de liquide aqueux au moyen d'une technique d'essais et d'erreurs pour obtenir les meilleurs résultats et éviter la déstabilisation de la flamme du brûleur dans le tube. Dans une installation typique, le débit convenant le mieux est de 4,5 litres à la minute. La demande de brevet GB publiée nO 2 043 219A décrit un procédé et un appareil de traitement thermique d'un matériau particulaire, c'est-à-dire d'un matériau pulvérulent ou granulaire, et spéclalement approprié à la calcination, dans lequel toute la chaleur nécessaire peut être envoyée directement dans le matériau à calciner, ce qui permet d'éliminer une grande partie de l'installation en briques réfractaires des chaudières classiques et d'isoler thermiquement l'installation, de manière à augmenter le rendement thermique et réduire les coûts d'investissement et d'entretien. Selon cette demande, le procédé comprend les étapes consistant à introduire le matériau à calciner dans le récipient, à limiter le matériau à la région inférieure du récipient au voisinage dc la sortie des gaz chauds, notamment en utilisant un récipient de section réduite dans sa region inférieure, à introduire un gaz chaud vers le bas à travers le récipient Jusqu' ce qu'il établisse un contact direct avec le matériau dans la région du fond, le matériau situé au fond étant simultanément chauffé et mis en circulation et l'agitation et le chauffage en résultant se propageant de la région inférieure dans pratiquement tout le matériau contenu dans le récipient, et à retirer le matériau traité thermiquement du récipient. On considère que dans la plupart des cas les gaz chauds fournissent toute la chaleur nécessaire au traitement dans le recipient, bien que l'on puisse chauffer la paroi à un certain degré sans s'écarteur des principes de la demande. Selon la présente invention, on introduit également dans ce cas de l'eau ou tout autre liquide aqueux ou de la vapeur, soit au niveau situé au-dessus du matériau contenu dans le récipient, soit, de préférence, dans le tube chauffant des gaz chauds. Dans les dessins annexés: la figure 1 est une vue cn coupe schématique d'une chaudiere de calcination selon le brevet GB 4 188 665 modifiée selon la présente invention, la figure 2 est une coupe lonyitudinale d'un tube de brûleur convenant à la chaudière de la figure 1, et la figure 3 est une coupe schématique d'un récipient de calcination selon la demande de brevet GB publiée nO 2 043219A, modifié selon l'invention. Comme le montre la figure 1, une chaudière de calcination 10 comprend un récipient 11 entouré par une chambre de chauffage 12 munie d'un brûleur 14 ou de toute autre alimentation en gaz chaud pour chauffer le matériau contenu dans le récipient indirectement par conduction par l'intermediai- re des parois, et spécialement par l'intermédiaire du fond du récipient. Des carnaux transversaux classiques 15 facilitent le transfert de la chaleur au matériau contenu dans le récipient. Le couvercle 16 de la chaudière est muni d'ouvertures 17 destinees à l'introduction, de préférence continue, de dihydrate de sulfate de calcium broyé ou transformé de manière quelconque en poudre, et .18 pour l'extraction des gaz d'échappement en direction d'un collecteur de poussières. Un dispositif de brassage ou agitateur mécanique 19 est entraîne par un arbre 20 passant par le couvercle. Un déversoir ou tube de décharge 21, protégé par une chicane 22, est prévu pour -la décharge du matériau calciné selon le brevet GB nO 1 018 464 et il est également prévu une sortie inférieure classique 23 à vanne. Pour appliquer les principes du brevet GB 1 488 665, on dispose un tube vertical 24 à l'intérieur du récipient et on le munit d'un brûleur auquel on envoie du carburant et de l'air par des conduites respectives 25 et 26. Les gaz chauds de la combustion qui sont produits par le brûleur sont introduits directement dans la masse à calciner au moyen d'ouvertures pratiquées dans l'extrémité inférieure 27 du tube. Selon la présente invention, on pulvérise de l'eau, de la vapeur ou une solution aqueuse dans le recipient de calcination au-dessus de la masse de matériau en voie de calcination. Des exemples des-positions ou" les buses à eau peuvent être situées dans la chaudière sont indiqués en 30 à la partie supérieure du tube à gaz chauds 24, en 31 en direction de la région inférieure et au-dessus des ouvertures du tube, et en 32 dans l'espace libre situé au-dessus du niveau de la masse dans le récipient 11 proprement-dit. La figure 2 représente une construction préférée du tube à gaz chauds 24 et de l'équipement qui lui est associé. A la tête du tube, au-dessus du niveau 34 du couvercle de la chaudière, sont prévues les entrées de gaz et d'air 25 et 26 respectivement, ainsi que des conduites d'amenée d'eau 35. Un brûleur de type radial 36 entouré par une jupe conique 37 est fixé à l'intérieur du tube 24 et relié à l'entrée de gaz. Dans le mode de réalisation représenté sur le dessin, le brûleur est disposé juste au-dessous du niveau 38 du lit de matériau contenu dans le récipient 11, mais dans d'autres modes de réalisation, le brûleur peut être disposé dans une position plus élevée, et par exemple immédiatement audessous du niveau du couvercle 34 de la chaudière. Le fond du tube 24 est muni d'ouvertures latérales 39 et l'extrémité inférieure du tube est complètement ouverte. Deux buses de pulvérisation 40 à cône creux sont montées à l'intérieur du tube 24 environ au niveau du brûleur 36 en vue de l'introduction d'humidite selon la présente invention. Les buses sont reliées par des conduites d'amenée d'eau 35 à une réserve d'eau appropriée et sous pression. En fonctionnement, le gypse rendu pulvérulent est introduit de façon continue par l'ouverture 17 dans le récipient 11 où il est partiellement chauffé indirectement par la chambre de chauffage 12. Dans le même temps, du carburant et de l'air introduits dans le tube 24 fournissent une chaleur supplémentaire par introduction directe de gaz de combustion chauds, qui agittent également le matériau contenu dans le récipient. Le contenu du récipient est également agité et fluidisé par la vapeur d'eau formée pendant la calcination, alors que le matériau contenu dans le récipient est en outre agité par le dispositif de brassage 19. Le produit calciné se déverse de façon continue par le tube de decharge 21, la chicane 22 évitant l'accès direct de matériau éventuellement non calciné entre l'entrée 17 à la sortie 21.De l'eau ou une solution aqueuse est pulvérisée dans les gaz contenus dans le tube 24 au moyen des buses de pulvérisation 40, ce qui a pour effet de réduire à un niveau négligeable la formation d'anhydrite insoluble dans la chaudière, A l'aide d'un autre exemple qui est illustré à la figure 3, l'invention sera décrite avec référence particulière à la production de gypse calciné selon la demande de brevet GB publiée nO 2 043 219A. Comme le montre la figure 3, un récipient 45 de forme conique inversée comprend un fond arrondi 46 de surface limitée et il comprend une partie supérieure 47 qui est de son côté fermée par un couvercle 48 muni d'un tuyau d'alimentation 49 destiné au matériau à calciner, tel que du gypse pulvérulent, et un tuyau de sortie de gaz d'échappement 50 relié à un collecteur de poussières (non représenté). Un tube chauffant 51 qui est décrit plus en détail ci-dessous passe également par le couvercle 48 pour parvenir à l'intérieur du récipient. Le tuyau d'alimentation de gypse 49 est muni d'une vanne doseuse sous forme d'un dispositif d'alimentation rotatif 52 qui est relié à une soute à gypse 53. Le récipient 45 et la partie supérieure 47 sont convenablement calorifugés, comme indiqué en 54. Le niveau normal du matériau pulvérulent contenu dans le récipient quand il fonctionne est indiqué en 10. Une sortie du matériau calciné est prévue sous la forme d'un déversoir externe 55 relié à un tuyau de sortie 56. Une porte de décharge inférieure 57 à vanne est également prévue. Le tube chauffant 51 s'étend sensiblement vers le bas le long de l'axe vertical central du récipient conique 1. Il est ouvert à son extrémité inférieure 58 et il se termine au voisinage du fond 46 du récipient. Le tube est également muni dans la partie inférieure de sa paroi de trous 61 disposés symétriquement et contribuant à faciliter la répartition des gaz chauds dans le matériau en cours de calcination. La répartition des gaz qui émergent du tube 51 est en outre améliorée par un cône dressé ou toute autre saillie 62 en matériau réfractaire qui est disposé sur le fond 46 du récipient directement au-dessous de l'ouverture 58 du tube. On envoie du carburant gazeux tel que du gaz naturel par le tuyau 63 à un brûleur à gaz 64 du type à buse mélangeuse situé à l'intérieur du tube 51, approximativement au niveau 10 du matériau contenu dans le récipient. On envoie de l'air séparément au brûleur par un tuyau à air 65, en provenance d'un ventilateur 66. Les produits gazeux chauds de la combustion descendent dans le tube 51 et sont évacués par son extrémité ouverte 58 et les trous 61. Généralement, une alimentation d'air auxiliaire- du tube chauffant n'est pas utilisée dans ce dispositif. Selon la présente invention, on vaporise dans le tube 51 de l'eau ou une solution aqueuse, de la vapeur ou toute autre forme d'humidité, soit dans la région supérieure du récipient comme indique en 30, soit plus bas dans le tube, ar exemple à proximité du niveau du matériau 10 ou à proximité du brûleur 64, comme indiqué en 31. En variante et additionnellement, on peut pulvériser de l'humidité dans l'espace libre du récipient au voisinage de la sortie d'échappement de gaz 50 ou du moins partiellement dans le tuyau de sortie lui-même, comme indiqué en 32. REVENDICATIONS 1. Procédé de calcination de gypse dans lequel un lit de gypse pulvérulent est chauffé directement par introduction de gaz chaud dans le lit de manière à le maintenir à une température appropriée à la production d'hémihydrate de sulfate de calcium, caractérisé en ce qu'on pulvérise de l'humidité dans la phase gazeuse et en ce qu'on réduit ainsi la formation d'anhydrite insoluble 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidité est pulvérisée dans le gaz chaud avant le contact de celui-ci avec le gypse. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'humidité est pulvérisée dans une région située audessus du lit de gypse occupé ou traversé par les gaz d'échappement provenant du lit. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz chaud est introduit dans le gypse contenu dans un récipient par l'intermédiaire d'un tube s'étendant généralement vers le bas à partir du sommet du récipient et s'ouvrant dans la partir inférieure du récipient, l'humidité étant pulvérisée à l'intérieur de ce tube. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le gaz chaud est fourni par un brûleur monté à l'intérieur du tube, et en ce que l'humidité est pulvérisée sensiblement au même niveau que le brûleur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le gypse est contenu dans un récipient qui est additionnellement chauffé indirectement par conauction thermique par l'intermédiaire des parois du récipient. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le gypse est contenu dans un récipient dont la région inférieure est conformée de manière à diriyer le gypse vers le voisinage de l'extrémité infe- rieure du tube, le gaz chaud provenant du tube agitant et chauffant tout le matériau contenu dans le récipient. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le gypse est introduit de façon continue dans le récipient et déborde ou en est continuellement retire à l'état calciné. 9. Appareil pour calciner le gypse, comprenant un récipient de calcination (11) pour contenir un lit de gypse à calciner et des moyens pour introduire directement un gaz chaud dans le lit de gypse, caractérisé par des moyens (30, 31, 32) pour pulvériser de l'humidité dans la phase gazeuse dans ou au voisinage de ce récipient. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le récipient (11) est muni d'un tube (24, 51) pour l'introduction du gaz chaud, s'étendant de façon générale vers le Das à l'intérieur du récipient et s'ouvrant dans sa région inférieure, et en ce qu'au moins une buse de pulvérisation d'humidité (30, 31) est disposée à l'intérieur du tube Il. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un brûleur (64) est monté à Itintérieur du tube (24, 51) pour fournir une source de gaz chaud, et en ce qu'au moins une buse d'eau (31) est fixée à l'intérieur du tube environ au niveau du brûleur. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le récipient (11) comprend des parois thermiquement conductrices et est entouré par une chambre chauffante (12) en vue du chauffage indirect du contenu du récipient. 13. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le récipient (11) a une partie inférieure (45) conforme pour diriger le contenu du réci pient en fonctionnement en direction de l'extrémité inférieure du tube (51). 14. Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (17, 53, 52, 49) pour introduire de façon continue du gypse pulveru- lent et une conduite de décharge ou déversoir (21, 55, 56) par lequel le matériau calcine est évacué de façon continue. 15. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins une buse de pulvérisation d'humidité (32) est montee dans ou au voisinage du récipient à un niveau qui est situé au-dessus du lit de gypse pendant le fonctionnement, dans une région occupée ou traversée par les yaz d'échappement provenant du lit.