Brevet FR2523569A1 — publié le 19830923

"Procédé de fabrication de dolomie frittée dans un four à cuve et four à cuve pour la mise en oeuvre de ce procédé:', L'invention concerne un procédé de fabrica- tion dans un four à cuve de dolomie frittée présentant des masses volumiques de plus de 3,0 g/cm3 à partir de dolomie brute broyée, utilisée en briquettes ou en boulettes constituant des corps mis en forme. L'invention concerne en outre, le four à cuve convenant pour la mise en oeuvre de ce procédé. On a besoin de dolomie frittée pour la fabrication de corps réfractaires. Cette dolomie frittée a qualitativement d'autant plus de valeur qu'elle sort de combustion de façon plus compacte et qu'elle contient moins d'impuretés. Si possible, la dolomie frittée subit la combustion à partir de dolomie brute en morceaux, dans le procédé désigné comme procédé de combustion à coeur, dans un four à cuve ou un four tubulaire rotatif. Dans le prccédé de combustion en four à cuve on mélange à la dolomie brute en morceaux, des combustibles solides, coke ou an- thracite; tandis que la combustion en four tubulaire rotatif est effectuée le plus souvent, avec un foyer de combustion utilisant la poussière de charbon ou le fuel, plus rarement le gaz naturel. 'ka dolomie frittée en four tubulaire rotatif est plus régulière dans sa qualité par rapport à la dolomie frittée en four à cuve. Le frittage en four à cuve néces site, pour une teneur en carbonate de plus de 97 % en poids, de la dolomie brute, une dépense de chaleur de plus de 8000 kJ/kg de matière frittée, alors que des fours rotatifs modernes, pour la fabrication de dolomie frittée, nécessitent une quantité de chaleur de plus de 7000 kJ/kg de matière frittée, néanmoins, ils exigent un combustible de plus haute valeur et par suite, plus motteux. En outre, dans des cas d'exception, notamment loraque la dolomie brute pêche par une composition très irrégulière ou lorsqu'elle ne peut se fritter que difficilement, ou lorsque se présentent des teneurs trop basses en magnésie, on produit de la dolomie frittée selon un procédé désigné comme procédé de double combustion. Dans une première combustion, la dolomie brute est uniquement brayée en milieu caustique, puis broyée, éventuellement mélangée à des additifs, et formée en boulettes ou comprimée en briquettes, qui sont ensuite frittées dans un four k cuve ou un four tubulaire rotatif. La dépense de chaleur pour ce procédé diffère selon les combustibles utilisés, mais est cependant très élevée, de sorte que le procédé ne trouve d'utilisation que dans des cas excep tionnels. La présente invention a pour but de créer un procédé de fabrication de dolomie frittée de haute vau leur, présentant des masses volumiques de plus de 3,0 g/cm3; la dolomie brute broyée, mise en briquettes ou en boulettes, peut être produite dans un four à cuve avec une dépense de chaleur aussi faible que possible et en mettant en oeuvre, au moins en partie, des combustibles de faible valeur, peu cohteux; si bien que Iton conserve les avantages du procédé de double combustion qui permettent d'homogénéiser la matière frittée et de l'améliorer par des adjonctions. On s'est rendu compte que cet objectif peut être atteint lorsqu'cn soumet la dolomie brute, utilisée en briquettes ou en boulettes constiblant des corps mis en forme, dans la partie supérieure du four à cuve, à Sme désacidification et un chauffage à au moins 100000 dans ine zone de pré chauffage et désacidification chauffée avec des combustibles de faible valeur thermique, et ensuite à un frittage avec chauffage à des températures d'environ 16000C à 20000C dans une zone de frittage située au-dessous de la zone précédente et chauffée avec des combustibles de haute valeur thermique, après quoi l'on refroidit le produit fritté dans la zone de refroidissement située à la partie inférieure du four et on l'en soutire. Dans ce procédé, l'on met en oeuvre avantageusement au moins 60 % (environ 2/3) de l'air de refroidissement réchauffé comme air primaire pour brayer les combustibles de faible valeur thermique servant à chauffer la zone de désacidification, et au plus 40 % (environ 1/3) de l'air de refroidissement réchauffé comme air primaire pour briller les combustibles de haute valeur thermique servant à chauffer la zone de frittage. Sous la dénomination de combustible de faible valeur thermique, on comprend, conformement à l'invention : de la houille riche en cendres, de la lignite à teneur aqueuse, du gaz de gueulard, de l'huile de résidu ou du poussier de coke avec grosseurs de grain inférieures à 3 mm. Sous la dénomination de combustibles de hautes valeurs thermiques, on comprend, conformément à l'invention, notamment du charbon pauvre en cendres avec moins de 10 % de cendres, moins de 1 % d'eau et moins de 10 % de constituants volatils, du fuel lourd à moins de 2 % de soufre, du fuel léger à moins de 1 % de soufre, du gaz naturel, du gaz de raffinerie. Les combustibles de haute valeur thermique (combustibles de grande qualité) se différencient des combustibles de faibles (relativement basses) valeurs thermiques (combustibles de faible valeur ou qualité moindre) par une plus grande régularité et une plus faible teneur en impuretés. Ils sont, par conséquent, d'un coft régulièrement plus élevé. Les combustibles de moindre qualité convIennent cependant, par conséquent, au chauffage prévu dans la zone de ddsacidification, étant donné que dans cette zone du four on cherche à obtenir uniquement des températures de combustion allant jusqu'à 1000 C. On peut négliger de faibles irrégularités lorsqu'on soumet à la chaleur la zone de calcination. Contrairement à cet état de choses il faut produire dans la zone de frittage une haute température de combustion de plus de 16000C, de préférence de 2000oC, avec dilatation aussi régulière que possible sur toute la section transversale du four et avec un profil de température aussi régulier que possible. Pour cette zone de température élevée correspondant à la zone de frittage, on a donc besoin de combustibles de haute valeur, permettant aussi de mettre au point plus facilement un rapport défini combustible/air. Selon un mode de réalisation avantageux de 1' invention, on ajoute de l'oxygène à l'air primaire qui est mis en oeuvre lors du chauffage de la zone de frittage. L'adjonction d'oxygène en toutes proportions assure, comme il est connu en soi, une élévation de la température des flammes et une réduction de la quantité de gaz de co > - bustion. I1 y a d'autre part, avantage à constituer ou fabriquer, comme le détermine la demande de brevet allemand P 31 18 481, les corps mis en forme, briquettes ou boulettes, à soumettre au frittage. I1 s'agit là notamment de corps mis en forme qui sont constitués par de la dolomie brute très pure, broyée, et ne contenant que de faibles proportions en oxydes étrangers. A la dolomie brute on peut ajouter de la dolomie bolée en milieu caustique, de la dolomie hydratée ou de la dolomie à demi brûlée, dans des proporticns de 3 à 20 % en poids, en outre, aussi des oxydes étrangers, tels qu'oxyde de fer, oxyde d'aluminium ou quartz dans des proportions telles, que la teneur totale du mélange en oxydes étrangers s'élève, calculée sans perte au feu, à 1 à 3 % en poids. Le mélange à soumettre au formage devrait outre constitué autant que possible par des grosseurs de grains inférieures à 1 mm, de préférence inférieures à 0,1 mn, et la compression devrait, lorsqu'on met en briquettes, s'effectuer avec des pressions de plus de 19,6 N/cm2. Les avantages particuliers du procédé conforme à l'invention, découlent du bilan thermique suivant : Séchage et déshydratation 100 kJ/kg matière frittée 2 % Désacidification (décarbonatation) 3000 kJ/kg " " 60 % pertes aux parois 100 kJ/kg or 2 % pertes en gaz d'échappement (2,5 m3/kg mat. frittée, 6500K) 1300 kJ/kg " " 26 % Chaleur perdue au frittage (530 K) 500 kJ/kg " " 10 % Au total : 5000 kJ/kg matière frittée 100 % La quantité de chaleur de 5000 kJ/kg matière frittée qui résulte du bilan thermique peut être apportée à raison de 60 % par exemple par la mise en oeuvre de charbon de faible valeur et à raison de 40 % avec du charbon de haute qualité.La consommation spécifique de combustible par kg de dolomie frittée se situe ainsi, dans le procédé conforme à l'invention, tout à fait nettement au-dessous des valeurs usuelles (env. 70 %). L'écolo mie obtenue gracie au favorable bilan thermique, en liaison avec la mise en oeuvre de combustibles peu cofteux, est ainsi tout à fait considérable. Le four à cuve conforme à l'Invention pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication de dolomie frittée présente une structure sensiblement du genre d'une cuve, comportant une zone supérieure de préchauffage et désacidification et, associés à celle ci, des canaux de chauffage latéraux ainsi que des chambres de combustion reliées à ces canaux, une zone de frittage située au-dessous avec des brailleurs disposés à la périphérie, et une zone inférieure de refroidissement pourvue de canaux latéraux de soutirage pour l'air de refroidissement réchauffé. De préférence , le four à cuve conforme à l'invention comporte une zone de soutirage du produit fritté soumise à une action de pression et un gueulard soumis à une action de dépression, avec dispositif de chargement. Le four à cuve comporte en outre de préférence, un soutirage de gaz chaud pour l'air de refroidissement réchauffé et un dispositif pour l'amenée dosée de cet air de refroidissement comme air primaire à la zone de frittage et à la zone de désacidification, un dispositif de dépoussiérage à chaud étant monté en amont. D'autres variantes avantageuses du procédé et des formes de réalisation préférées du four à cuve résultent de la description du mode opératoire qui suivra ainsi que de la description du dessin. L'introduction des combustibles pour le travail de désacidification et ainsi également pour le préchauffage du produit soumis à la combustion peut s'effectuer de différentes manières. La combustion du combustible peut par exemple hêtre effectuée dans des chambres de combustion situées extérieurement, qui permettent aussi un soutirage de scorie vers l'extérieur et par lesquelles sont envoyés uniquement les gaz de combustion chauds dans la cuve du four. Le combustible peut cependant aussi Outre mélangé sous forme finement broyée en étant ajouté, en considération de sa proportion de cendres, en quantité correspondante à la dolomie brute, et peut autre introduit conjointement avec celle-ci dans les corps mis en forme. Pendant la caleination et lors du chauffage poussé qui suit, le combustible inséré par pression brtle et la teneur en cendres améliore la capacité de frittage. I1 est d'autre part possible aussi de chauffer la zone de désacidification avec des bradeurs à charbon pulvdrise ou d'introduire du combustible en morceaux, conjointement avec les corps mis en forme, la teneur en cendres étant là aussi à prendre en considération. Ce qui s'est cependant avéré le plus favorable est de mettre en service des chambres de combustion situées à l'extérieur. La zone de frittage est chauffée avec des combustibles de haute qualité, éventuellement avec adjonction d'oxygène. Ce sont des combustibles liquides et sous forme gazeuse, qui se sont avérés les plus avantageux pour le chauffage de la zone de frittage, étant donné que leur dosage est plus facile à maîtriser. Le nombre des bradeurs et leur disposition sont à calculer de telle manière que toutes la section transversale du four se trouve soumise à une action de température uniforme. Ce qui importe est l'exploitation aussi poussée que possible de l'énergie calorifique provenant de l'air de refroidissement réchauffé0 Cet air est poussé par pression dans la cuve en utilisant une surpression à travers la zone de déchargement du produit fritté; il refroidit en contre-courant la matière frittée. L'air de refroidissement chaud est aspiré au moyen d'un ventilateur a dessous de la zone de frittage, par l'intermédiaire de canaux de soutirage, à travers un cyclone pour une épuration grossière de poussière. L'air en question est envoyé par le ventilateur à raison d'au plus 40 % (environ 1/3), comme air primaire aux combustibles de la zone de frittage et d'au moins 60 % (environ 2/3) pour brayer les combustibles prévus dans la zone de désaeidification. Le gaz de gueulard est aspiré au sommet au four au-dessus de la zone de préchauffage. La répartltior de l air de retroidissement chaud soutiré à raison, conformémert à l'invention, d'au moins 60 % dans la zone de désaciditication et d'au plus 40 % dans la zone de frittage dépend du choix des combustibles utilisés dans les deux zones et aussi bien du type de chauffage, notamment dans la zone de désacidification, et selcn les combustibles, de la composition des corps mis en forme qui sont introduits et enfin de la température de frittage nécessaire dans la zone de frittage. thi point de repère po*=r la répartition de l'air de refroidissement chaud est donné par la proportion déterminée de 1/3 par rapport à 2/3. La distribution des courants de gaz dans la cuve du four s'effectue dans une large mesure d'après la pression intérieure du four. Afin d'empêcher que des gaz de combustion chauds n'arrivent, depuis la zone de fritta go, dans l'air de refroidissement réchauffé qui est aspiré, la teneur en oxygène de l'air de refroidissement est avantageusement contrôlée en permanence. Si l'on mesure une teneur en oxygène réduite, le ventilateur d'air chaud, réglable en vitesse de rotation, a sa puissance d'aspiration réduite par l'intermédiaire d'une section de régulation, de telle sorte que la pression intérieure du four s'accroît dans la zone du soutirage de l'air de refroidissement, si bien qu'iL ne peut plus passer des gaz de combustion dans la zone de frittage. De préférence, on conduit le procédé de fabrication de dolomie frittée de telle manière, que la différence de pression intérieure du four, située entre le plan ae la zone de combustion du frittage et le plan des canaux de soutirage de l'air de refroidissement, est à peu près égale à zéro. En plus del'analyse d'oxygène, on peut prendre comme grandeur de réglage la température de l'air de refroidissement qui est soutiré. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessin annexé représentan-t un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin est une vae schématique montrant à titre d'exemple, un four à cuve conforme à l'invention et son mode de fonctionnement. Le four, constitué sensiblement du genre d'une cuve, avec section transversale circulaire ou rectangulaire, comporte, dans sa partie supérieure 1, une zone de préchauffage et calcination, dans sa partie médiane 2 la zone de frittage et dans sa partie inférieure 3 une zone de refroidissement. Au-dessus de la zone de préchauffage sont prévus des dispositifs obturables, ctest-à-dire aussi bien manoeuvrables pour le chargement 4 et pour l'évacua- tion de gaz de gueulard 5. La partie de déchargement 6 est constituée de façon à pouvoir également être fermée et est pourvue d'un orifice d' entrée 7 pour l'air de refroidissement.Dans la zohe de déchargement, au-dessous de la zone de refroidissement 3, sont disposés des cylindres concasseurs 8, grace auxquels on facilite la reprise du produit fritté et son passage dans la zone de déchargement. Le chauffage de la zone de dé sac idificati on s'effectue, par l'intermédiaire de canaux de chauffage latéraux 9, au moyen de bradeurs, ou chambres de combustion, que l'on prévoit à leur endroit, mais que le dessin ne montre pas, éventuellement aussi par amenée d'air de refroidissement chaud en liaison avec des combustibles que l'on a chargés conjointement avec les corps mis en forme. Dans la partie du four correspondant à la zone de frittage 2, on a disposé des bradeurs périphériques 10, en nombre voulu et selon une répartition suffisante.La quantité nécessaire d'air de refroidissement est envoyée par pression au moyen d'un ventilateur 11, en passant par la zone de déchargement 6, dans la zone de refroidissement 3; cet air est aspiré, à l'extrémité supérieure de la zone de refroidissement, à travers des orifices de sortie et des canaux de soutirage latéraux 12, avec interposition d'un dispositif de dépoussiérage à chaud 13, au moyen d'un dispositif de soutirage de gaz chaud 14 et est envoyé à partir de ce dernier aux bradeurs 10 ainsi qu'à la zone de désacidification 1. La répartition de l'air de refroidissement chaud s'effectue par l'intermédiaire d'un système de tuyaux 15 pourvu de dispositifs de réglage en vue de répartir le débit. Le système de conduits 15 comporte des points de mesure 16 pour déterminer la teneur en oxygène des gaz, leurs débits de passage, températures, etc.., Les résultats des mesures sont utilisés pour commander ou régler le fonctionnement du four. Les flèches 17 indiquent l'amenée de combustible. Bien entendu, au lieu du dispositif de réglage pour répartir l'air de refroidissement chaud dans le système de tuyauterie 15, on peut aussi mettre en oeuvre deux dispositifs d'aspiration de gaz chaud 14 en assurant une réalisation permettant un réglage, chacun de ces deux dispositifs étant associé chaque fois à une zone de chauffage, zone de frittage 2 ou zone de désacidification 1. Les points de mesure 16 sont alors avantageusement à prévoir en avant des deux ventilateurs de gaz chaud. R E V E N D ICP~1II oN S 1.- Procédé de fabrication, dans un four à cuve, de dolomie frittée présentant des masses volumiques de plus de 3,0 g/cm3 à partir de dolomie brute broyée, utilisée en briquettes ou en boulettes constituant des corps mis en forme, procédé caractérisé en ce que l'on soumet les corps mis en forme, dans la partie supérieure du four à cuve (1), à une désacidiiication et à un chauffage à au moins 100000 dans une zone de préchauffage et désacidifica tion chauffée avec des combustibles de faible valeur thermique, et ensuite à un frittage avec chauffage à des températures d'environ 16000C à 20000C dans une zone de frittage (2) située au-dessous de la zone précédente et chauffée avec des combustibles de haute valeur thermique après quoi l'on refroidit le produit fritté dans la zone de re froidissement (3) située à la partie inférieure du four et on l'en soutire. 2.- Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre au moins 60 % de l'air de refroidissement réchauffé comme air primaire pour brûler les combustibles de faible valeur thermique servant à chauffer la zone de désacidification (1), et au plus 40 % de l'air de refroidissement réchauffé comme air primaire pour brayer les combustibles de haute'valeur thermique servant à chauffer la zone de frittage (2). 3.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre comme combustibles de faible valeur thermique, de la houille riche en cendres, de la lignite à teneur aqueuse, du gaz de gueulard (5), de l'huile de résidu ou du poussier de coke, et comme combustibles de haute valeur thermique, de la houille à moins de 10 % de cendres, moins de 1 % d'eau et moins de 10 % de constituants volatils, du fuel lourd 6 moins de 2 % de soufre, du fuel léger à moins de 1 ffi de soufre, du gaz naturel, du gaz de raffinerie0 4.- Procédé selon l'une quelconque des reven dictions 1 à 3, caractérisé en ce que llon effectue le chauffage de la zone de frittage (2) avec adjonction d'oxygène à l'air de refroidissement réchauffé. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la différence de pression intérieure du four entre le plan de la zone de combustion du frittage (2) et le plan des canaux de soutirage (12) de l'air de refroidissement est à peu près égale à zéro. 6.- Pour à cuve pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par une structure sensiblement du genre d'une cuve, comportant une zone supérieure de préchauffage et désacidification (i) et, associés à celle-ci, des canaux de chauffage latéraux ainsi que des chambres de combustion reliées à ces canaux, une zone de frittage située au-dessous avec des beurs disposés à la périphérie, et une zone inférieure de refroidissement pourvue de canaux latéraux (12) de soutirage pour l'air de refroidissement réchauffé. 7.- Four à cuve selon la revendication 6, caractérisé par une zone de soutirage du produit fritté soumise à une action de pression et un gueulard (5) soumis à une action de dépression, avec dispositif de chargement (4). 8.- Four à cuve selon l'une ou l'autre des revendications 6 et 7 caractérisé par une aspiration de gaz chaud pour l'air de refroidissement réchauffé, avec des-dispositifs pour l'amenée doséè de cet air de refroidissement comme air primaire à la zone de frittage (2) et à la zone de désacidification (1), un dispositif de dépoussiérage à chaud (13) étant monté en amont.