Brevet FR2549816A1 — publié le 19850201

La présente invention a pour objet une installation de calcination apte à produire plusieurs qualités d'alumine calcinées A des températures différentes. Habituellement, la calcination de l'alumine hydratée 5 est effectuée dans un four tubulaire rotatif qui peut être muni ou non d'un refroidisseur incorporé constitué par des tubes placés en satellite autour de l'extrémité de sortie du four Lorsqu'un même four est utilisé pour la production d'alumines de qualités différentes, il est nécessaire de le 10 vidanger complètement lorsqu'on passe d'une qualité d'alumine A l'autre ce qui prend du temps et diminue la rentabilité de l'installation. Par ailleurs, la solution qui consisterait A prévoir autant de foui rotatifs qu'il y a de qualités d'alumine 15 àA produire serait coûteuse et pas rentable. Le but de l'invention est de réaliser A moindre frais, une installation permettant de produire plusieurs qualités d'alumine, notamment de l'alumine calcinée A haute température, de l'ordre de 1400-1500 C, et de l'alumine calcinée 20 A plus basse température, inférieure à 1100 C et ne N 6 cessitant pas des arrêts de production prolongés pour passer d'une qualité d'alumine A l'autre. L'installation objet de l'invention est caract 6 risée en ce qu'elle comporte un préchauffeur du type A cyclones, 25 une chambre de calcination en suspension, un four tubulaire rotatif, un refroidisseur du type A cyclones et un refroidisseur supplémentaire, en ce que des aiguillages sont prévus entre le préchauffeur, le four rotatif et la chambre de calcination pour relier la sortie des matières du préchauffeur soit A l'entrée du four rotatif soit A l'entrée de la chambre de calcination et pour relier simultanément l'entrée des gaz du préchauffeur soit A la sortie des gaz du four soit à la sortie des gaz de la chambre de calcination, et en ce que la sortie des matières du four rotatif et la sortie des 35 matières du refroidisseur A cyclones sont reliées A l'entrée du refroidisseur supplémentaire, la sortie des matières de la chambre de calcination étant reliée A l'entrée des matières du refroidisseur à cyclones. On connaît des installations, utilisées notamment pour la production du clinker de ciment, qui comportent un préchauffeur, une chambre de calcination en suspension, un four tubulaire rotatif et un refroidisseur, mais dans ces 5 installations, la chambre de calcination et le four fonctionnent simultanément et les produits à traiter passent successivement dans le préchauffeur, la chambre de calcination, le four rotatif et le refroidisseur. Conformément à la présente invention, on utilise 10 pour la calcination à haute temp 6 rature le préchauffeur, la four rotatif et le refroidisseur supplémentaire, le four rotatif comportant, de préférence, un refroidisseur, incorporé Pour la calcination à température plus basse, on utilise le préchauffeur, la chambre de calcination, le refroidisseur à cyclones et le refroidisseur supplémentaire. Pour chauffer la chambre de calcination on peut soit injecter directement dans la chambre un combustible qui brûle avec l'air provenant du refroidisseur à cyclones, soit introduire dans la chambre des gaz chauds provenant d'un foyer séparé équipé d'un brûleur et alimenté en air secondaire. L'installation objet de l'invention a un rendement 6 nergétique supérieur à celui des installations classiques à four rotatif long car dans tous les cas le séchage et le 25 préchauffage de l'alumine hydrat 6 e sont effectuésdans uns échangeur du type à cyclones ayant un rendement thermique bien supérieur à celui du four rotatif Par ailleurs, son coût n'est pas très différent de celui des installations classiques car le four rotatif est beaucoup plus court que 30 les fours classiques, puisque le séchage et le pr 6 chauffage de l'alumine hydratée ont lieu en amont du four, et que le pris de revient de la chambre de calcination en suspension, qui ne comprend aucun organe mobile, est relativement bas. D'autres caractéristiques de l'invention -apparaltront 35 à la lecture de la description qui suit et se réfère au dessin l'accompagnant dont l'unique figure est le schéma d'une installation conforme à l'invention. Cette installation comprend essentiellement un pré- -3 chauffeur formé de deux cyclones 10 et 12 et d'un conduit de liaison 13, une chambre de calcination 14 à laquelle est associé un cyclone 16, un four tubulaire rotatif 18 équipé de tubes refroidisseurs 20, un refroidisseur à cyclones 22-24 et un refroidisseur supplémentaire 26. Le conduit de liaison 13 comporte une portion verticale parcourue de bas en haut par les gaz circulant du cyclone 12 vers le cyclone 10 et à la base de laquelle l'hydrate d'alumine à calciner est introduit au moyen d'un dispositif 10 d'alimentation 28. La sortie des gaz du cyclone 16 et le capot de fumées du four 18 peuvent être reliés, au moyen d'un aiguillage 32, à un conduit 34 raccordé à l'entr 6 e du cyclone 12. La pointe du cyclone 12 peut être reliée, au moyen 15 d'un second aiguillage 36 et de tuyaux 38 et 40, soit à l'entrée du four 18, soit au conduit 42 reliant la sortie du cyclone 22 du refroidisseur à l'entrée de la chambre de calcination. Les commandes des deux aiguillages 32 et 36 sont cou20 plées de telle sorte que lorsque la sortie des matières située à la pointe du cyclone 12 est reliée à l'entrée du four, l'entrée de ce cyclone est simultanément reliée au capot des fumées du four, l'ensemble chambre de calcination, cyclone 16 et refroidisseur à cyclones 22-24 étant alors isolé, et lorsque la sortie des matières du cyclone 12 est reliée au conduit 42, l'entrée de ce cyclone est simultanément reliée à la sortie du cyclone 16, le four 18 étant alors isolé. Le refroidisseur 26 qui peut, par exemple, être du 30 type à lit fluidis 6, reçoit l'alumine calcinée sortant du refroidisseur 20 incorporé au four 18 ou du refroidisseur à cyclones 22-24, selon le mode de fonctionnement choisi. La chambre de calcination 14 a la forme g 6 nérale d'un cyclone Les produits à traiter sont admis tangentiel35 lement à la partie supérieure de la chambre, en suspension dans un courant d'air provenant du refroidisseur 22-24. Un combustible est dispersé dans le courant d'air pénétrant dans la chambre au moyen d'une canne d'injection 44 implantée 4 2 52549816 sur le plafond de la chambre et sa combustion fournit les calories nécessaires à la calcination Les produits calcinés et les gaz de combustion sortent de la chambre par un orifice prévu à sa base et raccordé à l'entrée du cyclone 16 Dans ce dernier des produits calcinés sont séparés du courant de gaz et évacués à la pointe du cyclone pour être dirigés vers le refroidisseur 22124 Dans la définition de l'invention donnée plus haut et dans les revendications on a considéré que le cyclone 16 faisait partie de la chambre de 10 calcination et que les sorties gaz et matières du cyclone étaient les sorties gaz et matières de la chambre. Le four rotatif 18 comporte, côté sortie matières, un brûleur 46 Les produits calcinés sortant du four tombent dans les tubes r'efroidisseurs 20 o ils rencontrent de 15 l'air frais circulant en sens inverse et qui est ensuite utilisé-& comme air secondaire dans le four. Pour la production d'alumine surcalcinée, constitu 6 e presque exclusivement d'alumine L'alumine hydratée introduite dans le conduit 13 au moyen 20 du dispositif d'alimentation 28 est séchée et préchauffée pendant son séjour dans le conduit 13, le cyclone 10, le conduit 34 et le cyclone 12 A la sortie du cyclone 12 l'alumine est introduite dans le four 18, oû elle est port 6 e à une température pouvant atteindre 1500 C, puis refroidie 25 dans les tubes refroidisseurs 20 et soumise à un refroidissement final dans le refroidisseur 26 au moyen d'air insufflé au moyen d'un ventilateur 48. Pour la production d'alumine a à surface spécifique réduite ( 70 m /g par exemple) on calcine l'hydrate d'alumine 30 à une température d'environ 1050-1100 C dans la chambre de calcination 14 en plaçant dans -la position voulue les aiguillages 32 et 36 L'alumine calcinée est refroidie dans le refroidisseur à cyclones 22 et 24, au moyen d'air frais refoulé par un ventilateur 50, puisdans le refroidisseur 26. 35 Pour produire de l'alumine â à surface spécifique plus elevée-( 180 m /g au lieu de 70 m /g par exemple) l'hydrate d'alumine doit 8 tre calciné à une temp 6 rature plus faible, inf 6 rieure à 1000 C Dans ce cas on utilisera encore la -5 chambre de calcination 14 Au lieu d'injecter le combustible dans la chambre, on pourra, pour éviter des surcuissons ponctuelles, le faire brûler dans un foyer séparé 52, repr 6sente en traits discontinus sur le dessin, et délivrer les gaz de combustion, mélangés à de l'air secondaire, à la chambre de combustion. On peut remarquer que le four rotatif est nettement plus court que les fours habituellement utilisés pour la calcination de l'alumine parce qu'il reçoit de l'alumine déjà séchée et préchauffée dans le conduit 13 et les cyclones et 12. Le préchauffeur et le refroidisseur peuvent comporter un nombre de cyclones différent de deux En particulier, pour la caltcination à haute température de l'alumine, on pourra 15 augmenter le nombre de cyclones du préchauffeur pour porter l'alumine hydratée à une température élevée, pouvant atteindre 800 8500 C, avant son introduction dans le four tubulaire rotatif 18 Dans ce cas et pour atteindre le même but on pourra aussi faire passer l'alumine hydratée, à sa sortie 20 du préchauffeur et avant son entrée dans le four rotatif, dans la chambre de calcination 14, alimentée en air et combustible, et dans le cyclone 16 Pour permettre ce mode d'exploitation de l'installation, il faudra prévoir sur l'aiguillage 32 une position telle que les sorties des gaz 25 d'échappement du cyclone 16 et du four rotatif 18 puissent être reliées simultanément au conduit 34 et les commandes des aiguillages 32 et 36 devront être rendues indépendantes, de sorte que ce dernier puisse être positionn 6 pour diriger l'alumine hydratée sortant du préchauffeur vers la chambre 30 de calcination 14 ou en partie vers cette chambre et en partie vers le four rotatif 18; un troisième aiguillage 53 sera également prévu pour permettre de relier sélectivement la pointe du cyclone 16 au refroidisseur à cyclones 22-24 et au four rotatif 18, par l'intermédiaire du tuyau 38. 35 Un dispositif d'injection ou de mélange 54 pourra être prévu, par exemple sur le tuyau 38, pour permettre l'addition à l'alumine entrant dans le four de différents produits nécessaires à l'obtention d'alumines calcinées de qualités données. Le préchauffeur et le refroidisseur à cyclones pourraient être remplacés par des échangeurs de chaleur de cnnception diff 6 rente et la chambre de calcination en sus5 pension pourrait avoir une structure différente de celle décrite. Les aiguillages pourront être constitués simplement par des raccords en Y comportant une branche principale, deux branches secondaires et un volet permettant de couper 10 la communication entre la branche principale et l'une oul'autre des branches secondaires avec possibilité de maintenir la communication entre la branche principale et les deux branches secondaires pour toute position intermédiaire du volet. REVEND I C A T I O NS 1 Installation de calcination d'alumine comportant un pr 6chauffeur du type à cyclones, une chambre de calcination en suspension, un four tubulaire rotatif, un refroidisseur du type A cyclones et un refroidisseur suppl 6 mentaire, caractérisée en ce que des aiguillages ( 32, 36) sont prévus entre le préchauffeur ( 10, 12, 13), le four rotatif ( 18) et la chambre de calcination ( 14, 16) pour relier la sortie O 10 des matières du préchauffeur soit à l'entrée du four rotatif, soit à l'entr 6 e de la chambre de calcination et pour relier l'entrée du préchauffeur soit A la sortie des gaz du four, soit à la sortie des gaz de la chambre de calcination et en ce que les sorties des matières du four rotatif 15 ( 18) et du refroidisseur à cyclones ( 22, 24) sont reliées A l'entrée du refroidisseur supplémentaire ( 20). 2 Installation selon la revendication 1, caractériséeen ce que le four tubulaire rotatif est équipé caté sortie matières 20 de tubes refroidisseurs ( 20) disposes en satellites. 3 Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un foyer ( 52) alimentant en gaz chauds la chambre de calcination ( 14, 16). 25 4 Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'élle comporte en outre un aiguillage ( 53) permettant de relier la sortie des matières de la chambre de calcination ( 14, 16) soit A l'entrée des matières du refroidis30 seur A cyclones ( 22, 24),soit A l'entrée du four rotatif ( 18) et en ce que l'aiguillage ( 32) placé entre les sorties des gaz du four rotatif et de la chambre de calcination et l'entrée du préchauffeur ( 10, 12, 13) est conçu pour permettre de relier simultanément ces deux sorties à l'entrée du 35 préchauffeur. Installation selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif ( 54) placé à -8 l'entrée du four rotatif ( 18) et permettant de mélanger des produits d'addition à l'alumine entrant dans le four. 6 Proc 6 dé pour la calcination à haute température d'alumine hydratée en vue de la production d'alumine " dans une installation selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, caractéris 6 en ce que l'alumine hydratée est séchée et préchauffée jusqu'à une température pouvant atteindre 8500 C dans le préchauffeur ( 10, 12, 13) puis est calcinée à une tempéra10 ture pouvant atteindre 1500 C dans le four rotatif ( 18). 7 Procédé de calcination A haute température d'alumine hydratée dans une installation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alumine hydrat 6 e est séchée et 15 préchauffée dans le préchauffeur ( 10, 12, 13) , puis est portée à une température pouvant atteindre 8500 C dans la chambre de calcination ( 14, 16) et est ensuite calcinée à une température pouvant atteindre 1500 C dans le four rotatif ( 18). 8 Procédé de calcination d'alumine hydratée en vue de la production d'alumine dans une installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'alumine hydratée est séchée et préchauffée dans le préchauffeur ( 10, 12, 13) puis est calcinée A une température de l'ordre de 1050 C 1100 C dans la chambre de calcination ( 14) et l'alumine calcinée est refroidie d'abord dans le refroidisseur à cyclones ( 22, 24) puis dans le refroidisseur supplémentaire ( 26). 9 Procédé de calcination d'alumine hydratée en vue de la production d'alumine X dans une installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'alumine hydratée est séchée et pr 6 chauffée dans le préchauffeur ( 10, 12, 13) 35 puis est calcinée A une température inférieure A 1000 C dans la chambre de calcination ( 14) et l'alumine calcinée est refroidie d'abord dans le refroidisseur à cyclones ( 22, 24) puis dans le refroidisseur supplémentaire ( 26).