Brevet FR2535303A1 — publié le 19840504

L'invention concerne un procédé pour la fabrication de sulfate hydraté de calcium au cours de la désulfuration de gaz de fumée provenant des foyers de chaudières de centrales électriques, etc les gaz de fumée étant intro- duits dans une tour de lavage o ils sont traités avec une suspension d'eau de lavage contenant de la chaux, de plus, de l'oxygène étant injecté dans la tour de lavage sous forme d'air ou d'air enrichi d'oxygène, et enfin la suspension d'eau de lavage soutirée du puisard de la tour de lavage étant recyclée vers la tour de lavage, avec passage d'au moins un courant partiel par un épaississeur et soutirage d'une boue de sulfate hydraté de calcium dudit épaississeur. On entend par chaux du calcaire et d'autres composés de calcium convenant pour la réaction avec de l'anhydride sulfureux. Dans le cas des procédés de ce genre bien connus dans la pratique, on constate que la boue de sulfate hydra- té de calcium soutirée se compose plus ou moins complètement de sulfate hydraté de calcium, mais que souvent elle con- tient, en plus de ces constituants de sulfate hydraté de calcium, une quantité considérable de sulfite de calcium. La part de sulfite de calcium est très gênante lors du traitement ultérieur que celui-ci ait pour but, par exemple, la fabrication de plaques de parement en plâtre, etc ou qu'il s'agisse de produire à partir de la boue de sulfate hydraté de calcium un gypse alpha demi-cuit Il va de soi que, pour la fabrication de plaques de parement en plâtre à partir du sulfate hydraté de calcium, ce sulfate hydraté de calcium est tout d'abord calciné De plus, la qualité souvent du sulfate hydraté de calcium ne répond/pas aux exigences, en particulier la granulation des différents cristaux de sulfate hydraté de calcium est telle que la déshydratation et/ou le séchage s'avèrent difficiles et que les réactions chimiques consécutives ne se déroulent pas non plus avec un temps de réaction défini Dans le cadre des mesures bien connues, on cherche à compenser ces défauts par une modification des paramètres technologiques Par ailleurs, il va de soi que, dans le cadre d'un procédé de ce genre appliqué à l'échelle industrielle, il faut opérer avec des paramètres technologiques définis en ce qui concerne la durée du traitement, la température de traitement et le débit de matière, puisqu'un traitement ultérieur du sulfate hydraté de calcium à l'échelle industrielle n'est guère possible autrement. La présente invention a pour objet de perfectionner le procédé du genre précité de façon à obtenir tout d'abord une boue de sulfate hydraté de calcium qui ne contient pratiquement plus de sulfite de calcium et dont les cristaux de sulfate hydraté de calcium se distinguent par une grande taille, ce qui facilite leur traitement ultérieur peu importe qu'il s'agisse d'un traitement ultérieur dans le sens phy- sique ou de réactions chimiques consécutives L'objectif poursuivi consiste en particulier à créer les conditions nécessaires permettant, grâce au traitement avec de l'acide sulfurique, une transformation définie et complète de la boue de sulfate hydraté de calcium en gypse alpha demi-cuit, puis, le rinçage à l'eau ainsi que l'élimination de l'acide sulfurique résiduel. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'eau de lavage est mise en circulation dans le circuit passant par le puisard de la tour de lavage, la tour de lavage et l'épaississeur, avec un temps de séjour moyen de à 25 heures et, de préférence, de plus de 15 heures, que les cristaux de sulfate hydraté de calcium avec une distri- bution granulométrique d'environ 90 % supérieure à 100 An sont extraits de l'épaississeur et que la boue de sulfate hydraté de calcium ainsi soutirée est déshydratée et traitée en tant que produit Le sulfate hydraté de calcium obtenu conformément à l'enseignement de l'invention se distingue par des grains cristallins de grande taille On obtient une possibilité de déshydratation étonnante et notamment aussi une bonne lavabilité s'il s'agit de libérer le sulfate hydraté de calcium avec une faible quantité d'eau de lavage des chlorures entraînés Par ailleurs, la distribu- tion granulométrique est telle que le produit obtenu convient notamment aussi pour la transformation, après calcination, en plaques de parement en plâtre Les gros cristaux dans le sulfate hydraté de calcium élaboré selon l'invention présentent, au total, une faible surface de telle façon que, lors d'un séchage effectué, par exemple, avec les gaz de fumée de centrales électriques, seulement de faibles quanti- tés de chlorures contenus dans les gaz de fumée se fixent sur le produit sec En particulier, il est possible de transformer le sulfate hydraté de calcium déshydraté en gypse alpha demi-cuit Pour cela, l'invention prévoit de transformer le sulfate hydraté de calcium déshydraté à une température inférieure à 1000 C et en présence d'acide sul- furique en gypse alpha demi-cuit, puis de le laver avec de l'eau De préférence, le traitement se fera à une tempéra- ture de 70 à 800 C. Pour obtenir des cristaux de sulfate hydraté de calcium particulièrement grands, l'invention enseigne de maintenir la suspension d'eau de lavage dans le circuit précité à une température de 45 à 500 C Dans le procédé selon l'invention, la déshydratation de la boue de sulfate hydraté de calcium peut être réalisée sans difficulté du fait de la répartition granulométrique indiquée Pour la déshydratation, on peut faire appel aux hydro-extracteurs les plus divers Il est surprenant de constater que les cristaux de sulfate hydraté de calcium sont suffisamment grands pour permettre même une déshydratation au moyen d'un hydrocyclone La boue de sulfate hydraté de calcium ainsi déshydratée ne présente guère plus un caractère de boue et elle peut être traitée sans difficulté à l'acide sulfurique et transformée en gypse alpha demi- cuit Selon un mode de réalisation préféré de l'invention la transformation de ce sulfate hydraté de calcium se fait à une température de 80 à 1000 C qui peut être réglée ou maintenue par un apport de chaleur, par exemple sous la forme de vapeur d'eau Le fait que le sulfate hydraté de calcium produit selon l'enseigne- ment de l'invention présente des cristaux d'une très grande granulation s'avère également avantageux pour le traitement ultérieur Peu importe qu'il s'agisse de la fabrication de plaques de béton de plâtre cuit ou de la fabrication de gypse alpha demi-cuit, dans les deux cas le produit se distingue, lui aussi, par une granulation correspondante des cristaux, ce qui conduit à une amélioration des propriétés mécaniques des plaques de béton de plâtre cuit ou du gypse alpha demi-cuit ou des objets réalisés à partir de ces produits. En conclusion, les avantages obtenues résident dans le fait que, dans le cadre de paramètres de service fixes et faciles à déterminer expérimentalement, le procédé selon l'invention conduit avec certitude et de manière reproduc- tible à un sulfate hydraté de calcium qui ne se compose pratiquement que de cristaux de sulfate de calcium et qui ne contient plus de sulfite de calcium Les cristaux de sulfate hydraté de calcium présentent une granulation telle que tout traitement ultérieur s'en trouve facilité En particulier, il est possible, lors du traitement ultérieur, de travailler avec des couches minces, ce qui facilite, comme on le sait, les mesures de traitement physiques aussi bien que chimiques. La description qui va suivre, en regard du dessin- annexé à titre d'exemple non limitatif de la transformation en gypse alpha demi-cuit, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. L'installation représentée à la figure sert à la fabrication de gypse alpha demi-cuit au cours de la désul- furation de gaz de fumée provenant des foyers de chaudières de centrales électriques, etc Les gaz de fumée sont intro- duits dans une tour de lavage 1 o ils sont traités avec une suspension d'eau de lavage contenant de la chaux Cette suspension d'eau de lavage est injectée dans la tour de lavage 1 par l'intermédiaire de tuyères à tourbillons 2, etc, à savoir à des étages différents Le gaz de fumée à traiter est introduit à peu près à mi-hauteur dans la tour de lavage 1 et passe à travers la tour de lavage 1 en contre-courant par rapport à la suspension d'eau de lavage. Il sort au sommet de la tour de lavage 1 qui comporte une sortie 3 correspondante Uneconduite 4 permet cependant aussi l'amenée par le haut d'eau d'appoint dans la tour de lavage 1 La tour de lavage 1 comporte un puisard 5 dans lequel de l'oxygène sous forme d'air peut être injecté par l'intermédiaire de la conduite 6, des têtes de distribution 8 étant associées aux buses de sortie d'air 7 La conduite 9 permet d'introduire du lait de chaux dans le puisard 5 de la tour de lavage La suspension d'eau de lavage extraite du par la conuuite i 1 puisard 5 de la tour de lavage est recyclée et renvoyée/à la tour de lavage 1 en passant toutefois, au moins en partie, par un épaississeur 10 Le circuit direct passe par les conduites 12, 13 Une boue de sulfate hydraté de calcium est extraite de l'épaississeur par l'intermédiaire de la conduite 14 Il va de soi que les conduites décrites sont équipées des pompes 15 ou soufflantes 16 habituelles qui sont indiquées dans la figure La suspensiin-d'eau de lavage circule dans le circuit passant par le puisard 5 et la tour de lavage 1 ainsi que par l'épaississeur 10 avec un temps de séjour moyen de 5 à 25 heures et, de préférence, de plus de heures Le circuit est réglé en conséquence En d'autres termes, cela signifie qu'un faible volume seulement est débité par l'épaississeur 10 Néanmoins, dans l'ensemble la suspension d'eau de lavage est réglée de telle façon qu'elle peut être recyclée sans difficulté L'épaississeur 10 est conduit de telle façon que les cristaux de sulfate hydraté de calcium dont 90 % présentent une taille moyenne de plus de 100,Mm sont séparés et évacués La boue de sulfate hydraté de calcium ainsi soutirée est amenée, dans l'exemple de réalisation, à un hydrocyclone 17 par l'intermédiaire de la conduite 14 déjà mentionnée Ici, elle est déshydratée. Ensuite, la boue de sulfate hydraté de calcium déshydratée est dirigée, dans l'exemple de réalisation, vers un filtre à bande à vide 18, à savoir par l'intermédiaire de la conduite 19 La bande 20 du filtre à vide 18 passe par plusieurs section 21 à 25 Dans la première section 21 s'opère une simple aspiration d'eau résiduelle qui est ramenée à la tour de lavage par l'intermédiaire de la conduite 26 Dans une deuxième section 22 est inséré un étage de lavage 27 Dans l'exemple de réalisation, de la vapeur et de l'acide sulfu- rique sont amenés par la conduite 28 dans une troisième section 23 o se déroule la transformation définie et complète de la boue de sulfate hydraté de calcium en gypse alpha demi-cuit Puis, dans une autre section 24, l'acide sulfurique est soutiré, et un lavage à l'eau est effectué dans la section 25 L'eau de lavage extraite est ramenée à l'étage de lavage 27 par l'intermédiaire de la conduite 29. Le gypse alpha demi-cuit qui présente des propriétés bien définies telles qu'elles sont nécessaires pour l'utilisation dans le domaine de la construction peut être évacué en 30. t REVENDI CAT IONS 1 Procédé pour la fabrication de sulfate hydraté provenant des foyers de chaudières de centrales électriques, de calcium au cours de la désulfuration de gaz de fuméel etc les gaz de fumée étant introduits dans une tour de lavage o il sont traités avec une suspension d'eau de lavage contenant de la chaux, de plus, de l'oxygène étant injecté dans la tour de lavage sous forme d'air ou d'air enrichi d'oxygène, et enfin la suspension d'eau de lavage soutirée de la tour de lavage étant recyclée vers la tour de lavage, avec passage d'au moins un courant partiel par un épaississeur et soutirage de boue de sulfate hydraté de calcium dudit épaississeur, caractérisé par le fait que l'eau de lavage est mise en circulation dans le circuit passant par le puisard ( 5 > de la tour de lavage ( 1 >, la tour de lavage ( 1) et l'épaississeur ( 10), avec un temps de séjour moyen de 5 à 25 heures et, de préférence, de plus de 15 heures, que les cristaux de sulfate hydraté de cal- cium avec une distribution granulométrique d'environ 90 % supérieure à 100 Akin sont extraits de l'épaississeur ( 10) et que la boue de sulfate hydraté de calcium ainsi soutirée est déshydratée, le sulfate hydraté de calcium obtenu étant ensuite évacué et traité ultérieurement en tant que produit. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé hydraté par le fait que le sulfate/de calcium déshydraté est transformé à une température inférieure à 1000 C et de pré- férence comprise entre 70 'C et 800 C environ, avec de l'acide sulfurique en gypse alpha demi-cuit, puis rincé à l'eau et, le cas échéant, déshydraté et séché. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la suspension d'eau de lavage mise en circulation est maintenue à une température de 45 à 500 C. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la boue de sulfate hydraté de calcium est dé shydratée dans un hydrocyclone. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, avant ou pendant le traitement avec de l'acide sulfurique, le sulfate hydraté de calcium est maintenu à une température de 80 à 10000, par exemple au moyen de la vapeur. 6 Procédé selon l'une des revendications 2 ou 5, caractérisé par le fait que le sulfate hydraté de calcium déshydraté est traité en couche mince avec de l'acide sul- } 5 furique et, le cas échant, avec de la vapeur et qu'il est également rincé à l'eau dans cette couche.