Brevet FR2538373A1 — publié le 19840629

L'invention concerne un procédé et un dispositif correspondant pour la fabrication de ciment de type belite, plus particulièrement pour la fabrication et le refroidis- sement de ciment de clinker. La fabrication de ciment belite actif est connue Les procédés s'y rapportant sont décrits entre autrespar les brevets DD-WP 138 197, DD-WP 139 938 et DD-WP 142 704 Le but de cette invention consiste à obtenir dans un domaine déterminé un gradient de refroidissement supérieur à 500 K/min, ou de créer des conditions permettant de ré- duire ce gradient de refroidissement En font plus parti- culièrement partie, la production de clinker avec une grosseur de grain inférieure à 10 mm de façon que, par exemple, le clinker cuit dans son ensemble ou seulement les grains de grosseurs supérieures parvienne à un broyeur ou vers tout autre utilisation. Par ailleurs, il a déjà été proposé que le refroidis- sement rapide s'effectue dans le refroidisseur à conduits tourbillonnaires Pour cela, il est cependant nécessaire qutune classification des clinkers soit effectuée simulta- nément en raison de la division de l'apport en air. Une autre solution proposée prévoit d'ajouter au cou- rant chaud des clinkers des additifs de broyage à une tem- pérature nettement plus basse et de soumettre l'ensemble du courant des matériaux à un nouveau refroidissement. Une autre solution prévoit le travail en augmentant le taux de silice de 2 vers 4 avec un gradient de refroi- dissement inférieur à 500 K/min. Par ailleurs, il a été proposé d'augmenter la solidi- fication précoce du ciment belite actif en réglant une teneur optimale en alcalis du ciment belite sans liens sulfates. La solidification précoce du ciment belite actif peut aussi être améliorée en ajoutant des matières pour broyer de la poussière EGR, de la farine crue, de la f 538373 roche calcaire ou analogue et ainsi augmenter la renta- bilité du procédé dans l'ensemble O La réalisation technique des gradients élevés de re- froidissement peut, en outre, s'effectuer dans des refroi- disseurs à gravité, le clinker est alors fractionné par un courant d'air transversal et les différentes fractions du clinker sont ventilées suivant le diamètre moyen de la grosseur des grains La précision élevée des conditions de ventilation afin d'obtenir des temps de repos assez longs dans le refroidisseur à gravité présente un incon- vénient. Il est connu des brevets DE-OS 2 632 691 et DE-OS 2 638 708 d'ajouter de la matière première marneuse dans le domaine du refroidissement d'une installation de com- bustion (zone de refroidissement dans la sortie du four, la zone de transition entre le four et le refroidisseur ou dans le refroidisseur), cette matière marneuse étant cuite par la chaleur des clinkers ce qui lui permet d'acquérir des propriétés hydrauliques. La condition préalable selon laquelle l'opération de refroidissement rapide n'est atteinte qu'avec des grains de clinker suffisamment petits constitue un inconvénient des solutions ci-dessus. Afin d'éliminer cet inconvénient, il a été proposé une désintégration à chaud du clinker, commençant à une température supérieure ou égale à 13000 C avec un refroi- dissement rapide simultané dans un refroidisseur à choc. Selon l'invention la grosseur du grain de clinker n'y joue aucun rôle pour le refroidissement rapide La charge ex- trême due à la chaleur et à la dépression de la matière première est un inconvénient. Le but de l'invention consiste à fabriquer un clinker de belite actif, dont l'évolution de la solidification, en particulier la solidification rapide du ciment belite actif, se rapproche du ciment Portland et/ou dépasse la solidification tardive. L'invention a pour objet de diminuer le gradient de refroidissement nécessaire au domaine de choc du refroi- dissement en faisant agir des matières, grâce à de nou- velles solutions combinées à des solutions connues ou ayant déjà fait l'objet de solutions détaillées, et de créer en même temps des conditions plus avantageuses pour obtenir un gradient de refroidissement plus élevé du clinker et pour désintégrer du clinker, plus particulièrement du point de vue de la grosseur des grains. Le but recherché est atteint, suivant l'invention, en ce que le cimentclinker présentant un standard de chaux de 75 à 85 est fritté suivant le procédé de fabrication du ciment Portland à un gradient de réchauffement corres- pondant pour des températures de cuisson de 13500 C et 14500 C et qu'il est ensuite soumis à un refroidissement par étapes Le refroidissement s'effectue alors dans un ordre de températures de 13500 C à 12500 C, en tant que limite supérieureet 1000 C à 8000 C en tant que limite inférieure comportant un gradient de refroidissement élevé et le refroidissement suivant s'effectuant à un gradient de refroidissement normal. Le refroidissement de la première phase (refroidis- sement à choc) s'effectue par exemple dans une couche tourbillonnaire Le refroidissement de la deuxième phase a lieu par exemple dans un refroidisseur tubulaire rotatif. En même temps on obtient une réductioxi de la gros- seur des grains inférieure ou égale à 10 mm Pour cela, la proportion de silicate des matières premières d'environ 2,0 à 2,5 est portée vers 4,0, de préférence 3,0 et/ou la proportion d'alumine est diminuée et ce de façon à être inférieure ou égale à 1. Les gros grains formés indépendamment de ce procédé sont écartés du courant du clinker, désintégrés et remis dans le cours du procédé. Le procédé se caractérise entre autre par le fait que des additifs de broyage à température nettement plus Basse et avec un fractionnement correspondant des grains sont ajoutés au courant du clinker avant ou durant la première étape de refroidissement, par exemple dans la couche tour- billonnaire. Diverses autres caractéristiques de Ivinvention res- sortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention l O est représentée, à titre dlexemple non limitatif, au des- sin annexé La fig unique représente schématiquement la disposi- tion des différents agrégats prévue pour la réalisation du procédé. Le clinker de belite provenant d'un four tubulaire rotatif 1 à une température de plus de 13000 C est amené à un refroidisseur à conduits tourbillonnaires 2 Le re- froidisseur à conduits tourbillonnaires 2 est alimenté en air par le bas Le refroidissement du clinker de belite s'effectue dans le refroidisseur à conduits tourbillon- naires 2 depuis une température de 13500 C à 1250 C 0, comme température limite supérieure, jusqu'à l OO Oe C à 800 o C, comme température limite inférieure, avec un gradient de refroidissement supérieur ou égal à 500. Le refroidisseur à conduits tourbillonnaires a est alors approvisionné avec du clinker de préférence d'une grosseur de grains inférieure ou égale à 10 mm Vient ensuite le refroidissement du clinker à un gradient de re- froidissement habituel Un refroidisseur tubulaire rotatif 5 ou autre sert alors d'agrégat de refroidissement. Une partie de clinker à grains supérieurs ou égaux à 10 mm est séparée du courant de clinkers Ce clinker est alors amené à un organe de séparation 3, d'o le grain fin est acheminé vers le refroidisseur à conduits tourbillon- naires 2 et le grain grossier, vers un broyeur à marteau ou à boulet 4. Suivant l'effet de refroidissement dans le broyeur 4 qui est également alimenté en air de refroidissement, le clinker broyé est acheminé vers le refroidisseur à con- duits tourbillonnaires 2,ou directement pour la deuxième phase de refroidissement, vers le refroidisseur tubulaire rotatif 5. Le refroidisseur tubulaire rotatif 5 est alimenté en air frais comme air de refroidissement Une partie de l'air de sortie du refroidisseur tubulaire rotatif 5 est transmise par une conduite d'air au refroidisseur à con- duits tourbillonnaires 2 et/ou par une conduite d'air 6 au broyeur à marteau 4 Les deux agrégats sont aussi ali- mentés en même temps dans la mesure du nécessaire en air frais par les conduites 8 et 9. L'air de sortie de la première phase de refroidisse- ment est amené en tout ou en partie, en évitant la phase de refroidissement rapide, la phase de frittage dans le four tubulaire rotatif 1. Une caractéristique importante de l'invention consis- te dans le fait que la partie de clinkers présentant un diamètre supérieur ou égal à 10 mm peut être maintenue aussi petite que possible en agissant sur la matière et sans broyage mécanique. Il est déjà connu que l'élévation du module silicique de 2,0 à 2,5 et, de préférence de 3, 4 contribue à aug- menter la solidification précoce et à abaisser le gradient de refroidissement nécessaire du clinker de belite. Cependant, il a été découvert de façon surprenante que, pour la même proportion de silicate et pour les mêmes valeurs de standard de chaux typiques pour le ciment belite actif, une diminution de la proportion d'alumine à une valeur durcissement rapide du ciment et le gradient de refroidis- sement peut être abaissé qu'en même temps cela conduit à la formation d'un clinker de granulométrie plus faible que 2538373. celle correspondant d'une manière connue au ciment de Portland. La part de grains de clinker supérieure à 10 mm sera inférieure à 10,%b pour une farine crue de belite présen- tant une proportion de standard de chaux de 80, une pro- portion de silicate de 2,8 et une proportion d'alumine de 0,75 et sous une température de frittage de 13500 C. La suite de la réalisation du procédé prévoit que le gra- dient de refroidissement nécessaire est atteint avec l'ad- dition de matières de broyage ayant une température beau- coup plus basse, apportées pendant la première phase de refroidissement ou au niveau du broyeur 4, en plus d'un apport d'air plus froid. L'effet d'ensemble obtenu d'une autodésintégration par le refroidissement à gradients élevés des morceaux présente alors une efficacité avantageuse Ceci est vala- ble pour la grosseur des morceaux durant la suite du pro- cessus de refroidissement, et aussi pour l'amélioration du transport des clinkers ainsi que du broyage des clinkers. L'acheminement de la matière est désigné à la figure par des lignes continues et l'acheminement de l'air par des lignes discontinues. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus, notamment le fond du re- froidisseur à conduits tourbillonnaires ( 2), perméable à l'air, est disposé dans le sens du transport des matériaux, suivant un angle de jusqu'à 200, de préférence de 5 à 15 , par rapport à l'horizontale. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication de ciment de type belite avec un taux standard de calcium, de farine crue de 75 à 85 et un gradient de chauffage correspondant à celui de la fabrication du ciment Portland, une température de cuisson comprise entre 13500 C et 14500 C ainsi qu'un refroidissement par étape ou un refroidissement brus- que à gradient de refroidissement élevé, de-préférence dans la gamme de température comprise de 13500 C à 12500 C en tant que température limite supérieure, et de 1000 C à à 8000 C en tant que température limite inférieure, carac- térisé en ce que le refroidissement en deux phases s'ef- fectue de sorte que, dans la première phase, le refroi- dissement rapide (refroidissement brusque) soit obtenu par exemple dans une couche tourbillonnaire et en ce qu'une réduction Nécessaire de la grosseur des grains à un diamètre inférieur ou égal à 10 mmest obtenue par broyage en même temps que par un refroidissement et/ou un réglage de la proportion de silicate ou du taux dialu- mine, et en ce que le refroidissement suivant est effec- tué durant une deuxième phase à des gradients de refroi- dissement habituels. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des grains sont ajoutés avant et/ou pendant la première phase de refroidissement, dans la couche tourbil- lonnaire et/ou dans le broyeur ( 4) des additifs de broyage à température plus basse sont ajoutés constituant une fraction de granulométrie appropriée. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que seulsles grains supérieurs ou égaux à 10 mm de dia- mètre sont séparés du courant de clinker et acheminés vers le broyeur. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la proportion de silicate de 2,0 à 2,5 tend vers 4, 0, et est fixée de préférence 3, et/ou en ce 2538373, que la proportion d'alumine est ramenée à une valeur Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que de l'air de sortie de refroidisse- ment de la deuxième phase de refroidissement et de 1 ?air frais comme air de refroidissement alimentent le domaine du refroidissement tourbillonnaire et le domaine du re- froidissement du broyeur de choc, et en ce que l'air chaud du refroidissement de la deuxième phase est acheminé* entièrement ou en partie, en évitant la première phase pour le processus de frittage. 6 Dispositif pour la réalisation du procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un broyeur à choc ( 4) et/ou un refroidisseur à conduits tour- billonnaires ( 2) est monté après le four tubulaire rota- tif ( 1) et en ce qu'un deuxième refroidisseur, par exemple un refroidisseur tubulaire rotatif, est monté après le refroidisseur à conduits tourbillonnaires. 7 Dispositif pour la réalisation du procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un organe de séparation ( 3), prévu pour les gros grains de clinker, est monté après le four tubulaire rotatif ( 1), en ce que le refroidisseur à conduits tourbillonnaires est relié par une conduite prévue pour les grains fins à l'organe de séparation ( 3) et est relié au moyen d'une conduite, par l'intermédiaire d'un organe de réglage ou directement, au four tubulaire rotatif ( 1), en ce qu'une conduite pour les gros grains part de l'organe de sépara- tion ( 3) vers le broyeur à choc ( 4) et en ce que le re- froidisseur à conduits tourbillonnaires ( 2) et/ou le broyeur à choc ( 4) sont reliés,par des conduites, au re- froidisseur tubulaire rotatif ( 5) monté à la suite. 8 Dispositif suivant les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que des conduites d'air de sortie re- lient l'amenée-de matériau du refroidisseur tubulaire ro- tatif ( 5) avec le refroidisseur à conduits tourbillonnaires 2538373; ( 2) et/ou avec le broyeur à choc ( 4) et en ce que les conduites d'air de sortie sont raccordées à des conduites d'air frais par l'intermédiaire d'organes de réglage. 9 Dispositif pour la réalisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le fond du refroidisseur à conduits tourbillonnaires ( 2), perméable à l'air, est disposé dans le sens du transport des matériaux, suivant un angle de jusqu'à 200, de préfé- rence de 5 à 150, par rapport à l'horizontale.