Brevet FR2548550A1 — publié le 19850111

Procédé de calcination de carbonates de métaux alcalino-terreux. La présente invention se rapporte aux procedés de calcination de carbonates de metaux alcalinoterreux. Elle s'applique tout particulièrement a la décarbonatation du carbonate de calcium qui représente l'un des stades de fabrication des ciments. Dans l'article de T.M. Lowes et B. Tettmar intitulé "Utilisation of Combustibles wastes in cement manufacture" reprenant une communication au Congrès de Chimie de Ciment, Paris juillet 1980, on rappelle que les cimenteries consomment beaucoup de combustibles et qu'il serait intéressant d'y utiliser des déchets a la place des combustibles primaires. Mais ces déchets ne peuvent remplacer qu'une partie du combustible habituel, parce que leur pouvoir calorifique est insuffisant pour l'entretien de la réaction trèsendothermique de décarbonatation. A la demande de brevet de la République Fédérale Allemande publiée sous le No. 3 107 710, on propose un procédé de calcination du carbonate de calcium mettant en oeuvre un lit fluidisé circulant. Ce lit se compose d'un fluidiseur, d'un cyclone de recirculation et d'un joint fluidisé assurant le renvoi des produits du cyclone au fluidiseur et permettant de prélever une fraction des produits. La partie basse du fluidiseur comprend une grille par laquelle est insufflée une partie de l'air de combustion qui assure la fluidisation en lit dense dans la partie inférieure du réacteur. L'air complémentaire nécessaire à la combustion est introduit à un niveau intermédiaire au-dessus de la grille et assure l'expansion et le transport de la matière fluidisee qui a été introduite au-dessus de la grille. Entre ce niveau d'introduction du carbonate de calcium et la grille, on introduit du combustible et, notamment, des combustibles à haute teneur en cendres, comme les déchets de mine, et surtout les schistes bitumineux à pouvoir calorifique moyen, superieur cependant à 8 MJ par kilogramme. En respectant certains paramètres de fonctionnement, on arrive ainsi à assurer la décarbonatation sans faire appel à un autre combustible à plus fort pouvoir calorifique, en raison du bon contact et du recyclage fournis par ce type de lit et de la possibilité d'utiliser du combustible d'une granulométrie relativement grossière. Or on a maintenant trouvé que l'on peut remplacer, en partie, mais aussi en totalité, ces combustibles par un combustible dont le pouvoir calorifique inférieur est encore plus petit que celui de ces combustibles pourtant déjà médiocres. Le combustible que l'on peut utiliser et dont le pouvoir calorifique inférieur est compris entre 4 à 8 MJ environ par kilo est, dans certains sites, disponible à bon marché et en grande quantité. L'invention vise donc un procédé de calcination de carbonates de métaux alcalino-terreux, particulièrement de carbonate de calcium, destiné notamment à s'incorporer à un procédé de fabrication de ciment, qui consiste à alimenter un lit fluidisé circulant en le carbonate, en un gaz contenant de l'oxygène servant d'agent de fluidisation et en un combustible, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme combustible, de la biomasse. En dépit de la teneur élevée en humidité de la biomasse, on a constaté qu'elle suffit, dans le procédé suivant l'invention, à entretenir la réaction très endothermique de décarbonatation. On peut alors installer dans une contré forestière une cimenterie qui sera autonome pour ce qui concerne son approvisionnement en combustible. Par biomasse, on entend notamment des produits d'origine végétale ou animale comme la paille de céréales,les résidus de produits oléagineux, les tiges, feuilles, spathes et rafles de mais, les sarments de vignes, les pulpes,pepins et rafles de distillerie, les déchets de l'industrie du-bois, les feuillages notamment de conifères, les écorces d'arbres. On ne donne pas la préférence à des produits à forte teneur en humidité, tels que les feuilles et collets de betterave, mais on peut en utiliser les dérivés plus déshydratés. D'une manière générale, on préfère utiliser de la biomasse ayant une teneur en humidité inférieure à 50 % et mieux inférieure à 30 %. De préférence, on alimente le lit fluidisé circulant uniquement en biomasse, mais bien entendu il est également possible que celle-ci ne constitue que 80 %, ou que 90 %, du combustible, le reste etant un combustible habituel. De préférence, le combustible a une granulo métrie inférieure à 10 mm et notamment comprise entre 1 et 5 mm environ. La figure unique du dessin annexé est un schéma d'une installation de fabrication de clinker permettant de mettre en oeuvre de procédé suivant l'invention. La farine crue alimente en 1 l'échangeur de chaleur à suspension 2 (qui est représenté d'une manière simplifiée par deux cyclones et par un venturi) et, après préchauffage par les gaz-sortant du système de circulation en 3, elle est introduite dans le système de circulation par la conduite 4 pour y etre calcinée. Le système de circulation se compose du réacteur à lit fluidisé 5,du cyclone séparateur 6, et de la conduite de retour 7. Le réacteur à lit fluidisé 5 est alimenté en gaz de fluidisation par la conduite 8 et en gaz secondaire par la conduite 9, qui est représentée sous la forme d'une couronne de distribution à son arrivée au réacteur à lit fluidisé. Le combustible est admis par le brûleur 10. Le système de soutirage 11, réglable par clapet, permet d'alimenter un four rotatif 13 par la conduite 12, avec un débit continu de matières. Dans le four rotatif s'effectue ensuite la clinkérisation grâce à un chauffage assuré avec un débit relativement plus faible de combustible admis par le brûleur 14. Le clinker est ensuite envoyé par la conduite 15 dans un refroidisseur à grille équipé d'un concasseur, puis par la conduite 17 dans un refroidisseur vertical 18. Dans celui-ci, le refroidissement est assuré par un débit de gaz qui, réchauffé, est envoyé au réacteur à lit fluidisé 5 par la conduite 8, à titre de gaz de fluidisation. L'air réchauffé dans le refroidisseur à grille 16 est envoyé au four rotatif 13 par la conduite 19. Le gaz sortant du four rotatif 13 atteint finalement l'échangeur de chaleur à suspension 2 par la conduite 20. En cas de besoin, il est possible de bypasser l'échangeur de chaleur à suspension 2 par la conduite 21 d'une partie ou de la totalité du gaz sortant du four rotatif 13. Ce gaz est ensuite refroidi et filtré dans un refroidisseur de gaz qui n'est pas représenté. L'exemple suivant illustre l'invention. Par le système d'introduction 1, on introduit dans l'échangeur de chaleur à suspension 2, un débit de farine crue de 3,1 t/h ayant une granulo métrie moyenne de 30 microns. La composition de la farine est ia suivante 2,40 t/h de calcaire (CaC03) 0,25 t/h de sable siliceux (SiO > ) ; 0,45 t/h d'argile. Cette matière est préchauffée à 8000 environ dans l'échangeur de chaleur à suspension 2, par le gaz 3 sortant du système de circulation, à une température de 10000C, puis introduite dans le réacteur à lit fluidisé 5 par la conduite 4. Dans le réacteur à lit fluidisé 5, sont également introduits: - par la conduite 10, 720 kg/h de feuillages et d'écorces d'arbres ayant une teneur moyenne en humidité de 25 % en poids, de granulométrie moyenne inférieure à 5 mm et de pouvoir calorifique Hu de 8,4 MJ/kg - par la conduite 8, 560 m3 normaux/h de gaz de fluidisation à 4200C ; - par la conduite 9, 1320 m3 normaux/h de gaz secondaire à 7200C. Dans le système de circulation composé du réacteur à lit fluidisé 5, du séparateur 6 et de la conduite de retour 7, règne une température de 9500C. Compte tenu du débit et de la répartition des gaz, on obtient une densité moyenne de suspension de 150 kg/m3 en-dessous de l'introduction du gaz secondaire 9 et une densité moyenne de 10 kg/ m3 au-dessus. Le temps de séjour moyen s'établit à 10 minutes et le taux de décarbonatation est supérieur à 99 %. Par le système de soutirage 11 sont extraites et envoyées au four rotatif 13 2 t/h de farine cal cinée. Le four rotatif 13 est alimenté de manière classique et les conditions de fonctionnement du réacteur à lit fluidisé sont, d'une manière générale, celles données à la demande de brevet en République Fédérale d'Allemagne No. 3 107 710. REVENDICATIONS 1. Procédé de calcination de carbonates de métaux alcalino-terreux, particulièrement de carbonate de calcium, destiné notamment à s'incorporer à un procédé de fabrication de ciment, qui consiste à alimenter un lit fluidisé circulant en le carbonate, en un gaz contenant de l'oxygène servant d'agent de fluidisation et en un combustible, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme combustible, de la biomasse. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le combustible est constitué d'au moins 80 % de biomasse. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le combustible est constitué pratiquement uniquement de biomasse. 4. Procédé suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le combustible a une granulométrie inférieure à 10 mm environ. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le combustible a une granulométrie comprise entre 1 et 5 mm environ. 6. Procédé suivant l'une des revendications precedentes, caractérisé en ce que le combustible a une teneur en humidité ne dépassant pas 50 % en poids.