Brevet FR2585586A1 — publié le 19870206

La présente invention concerne la calcination des minerais de phosphate carbonés, riches en matières organiques. On sait que cette opération a notamment pour but d'éliminer les matières organiques nuisibles pour la production d'acide phosphorique. Au cours de la calcination, les matières organiques brulent en dégageant de la chaleur que l'on a cherché à récupérer au mieux en l'utilisant pour sécher et préchauffer le minerai, de façon à réduire la consommation thermique de l'installation de calcination. On a également proposé, dans le même but, de réaliser la calcination en deux étapes, mais cette solution nécessite pour sa mise en oeuvre deux réacteurs et conduit à des frais d'investissements élevés. La présente invention permet de bénéficier à moindre frais des avantages de ces deux solutions. Elle a pour objet un procédé de calcination de minerais de phosphate carbonés suivant lequel on sèche et on préchauffe le minerai en le mettant en suspension dans un courant de gaz chauds dont la majeure partie est constituée par de l'air chauffé par échange thermique avec le minerai calciné dans un refroidisseur, l'autre partie de ces gaz étant constituée par les gaz d'échappement du réacteur où le minerai est calciné, et caractérisé en ce qu'on injecte un combustible dans le courant d'air provenant du refroidisseur à une distance suffisante de l'entrée des gaz dans le préchauffeur pour que sa combustion soit pratiquement achevée lorsque le courant d'air atteint cette entrée. Le débit de combustible injecté dans le courant d'air pourra représenter de 30 à 50 % du débit total de combustible consommé. La température du mélange gazeux à l'en- trée du préchauffeur sera de l'ordre de 1 1000C à 1 2000C et sa teneur en oxygène d'au moins 10 %. Dans le cas où le séchage et le préchauffage sont effectués en plusieurs étapes, par exemple dans un échangeur à cyclones, on pourra controler les réactions se produisant dans la dernière étape (dégagement et combustion des matières organiques volatiles) en faisant passer une partie variable du minerai directement de l'avant -dernier étage du préchauffeur au réacteur de calcination, en court-circuitant le dernier étage du préchauffeur. Pour la mise en oeuvre de ce procédé on utilisera des appareils connus et éprouvés. On pourra, par exemple, utiliser un réacteur à lit fluidisé associé à un préchauffeur et à un refroidisseur à cyclones. Pour permettre l'injection d'un combustible dans le courant d'air provenant du refroidisseur, avant son entrée dans le préchauffeur, un dispositif d'alimentation approprié sera monté sur la partie amont du conduit de gaz reliant la sortie du refroidisseur à l'entrée du préchauffeur. La nature du dispositif d'alimentation et son emplacement seront choisis en fonction du type de combustible ; en particulier, pour du charbon, dont la combustion est relativement lente, le point d'injection sera beaucoup plus éloigné de l'entrée du préchauffeur que pour du fioul ou un gaz riche.Un répartiteur sera placé entre l'avant dernier et le dernier étage du préchauffeur, sur le trajet suivi par le minerai1 pour permettre d'envoyer une partie du minerai sortant de l'avant dernier étage directement dans le réacteur de calcination. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant et sur lesquels La figure 1 est un schéma illustrant le procédé de l'invention, et La figure 2 montre schématiquement un exemple d'installation pour la mise en oeuvre de l'invention. Le schéma de la figure 1 comprend un sécheur 10, un préchauffeur 12, un réacteur 14 et un refroidisseur 16. Le minerai brut humide est introduit en A dans le sécheur 10 et passe ensuite dans le préchauffeur 12 éventuellement une partie du minerai sortant du sécheur peut être envoyé directement dans le réacteur de calci nation 14 (trait discontinu). Dans les appareils 10 et 12, le minerai reçoit des calories d'un courant de gaz constitué par un mélange d'air chaud provenant du refroidisseur 16 et des gaz d'échappement du réacteur 14 ; un combustible est injecté en B dans le courant d'air provenant du refroidi disseur. Le minerai séché et préchauffé est introduit dans le réacteur 14 où il est calciné, les calories nécessaires à cette réaction étant fournies par la combustion d'un combustible injecté en C et d'air introduit en D.Le minerai calciné est refroidi dans le refroidisseur 16, au moyen d'air frais introduit en E et le minerai calciné refroidi est évacué en F. Sur la figure 2, le sécheur et le préchauffeur sont constitués par un échangeur à cyclones formé de deux cyclones i8 et 20 reliés par une conduite 22 comportant un tronçon vertical relativement long où les gaz circulent dans le sens ascendant. C'est dans la partie inférieure de ce tronçon que le minerai brut humide est introduit ; il est mis en suspension dans les gaz qui y circulent et séché par ces gaz pendant leur trajet jusqu'au cyclone i8. Dans ce dernier le minerai est séparé du courant gazeux il est ensuite évacué à la pointe du cyclone et introduit dans le tronçon de conduite 24 qui relie la sortie des gaz d'échappement du réacteur de calcination 14 à entrée du cyclone 20. Une gaine d'air 26 raccordée a la sortie d'air chaud du refroidisseur est branchée sur la conduite 24, en amont du point d'introduction du minerai. Un dispositif d'alimentation en combustible 27 est monté sur la gaine 26. Le minerai sortant du cyclone 18 est mis en suspension dans le courant de gaz circulant dans la conduite 24 ; la température de ces gaz est de l'ordre de 1 1000C à 1 2000C et leur teneur en oxygène est supérieure à 10 % de sorte qu'une partie des matières organiques du minerai est volatilisée et brule dans la conduite 24 et le cyclone 20. Un distributeur 29 permet d'envoyer une partie du minerai sortant du cyclone 18 directement dans le réacteur 14, en court-circuitant le cyclone 20. Le minerai préchauffé, qui est séparé du courant de gaz dans le cyclone 20, est introduit dans le réacteur 14. Celui-ci est un réacteur à lit fluidisé comprenant deux chambres superposées : une chambre supérieure de calcination 28 et une chambre inférieure de refroidissement 30. Le minerai préchauffé est introduit dans la chambre supérieure où il est fluidisé au moyen d'air provenant de la chambre inférieure ; du combustible est injecté en C dans le lit fluidisé. Le minerai calciné est déversé par un trop-plein dans la chambre inférieure où il est fluidisé et refroidi au moyen d'air frais soufflé par un ventilateur 32 ; l'air chaud s'échappant du lit inférieur est utilisé comme air de fluidisation du lit supérieur. Le minerai calciné et partiellement refroidi subit un refroidissement final dans un échangeur à cyclones de conception classique comprenant trois cyclones 34, 36 et 38. Dans cet échangeur l'air frais soufflé par le ventilateur 40 se réchauffe au contact du minerai calciné et sort chaud du cyclone 34. On injecte un combustible dans la gaine 26, au moyen du dispositif 27, en quantité telle que les calories dégagées par sa combustion permette au mélange d'air et de fumées formé dans la conduite 24 d'atteindre la température voulue, de l'ordre de 1 100 C à 1 2000C. Le dispositif d'alimentation en combustible 27 est placé sur la gaine 26 de telle sorte que la combustion soit terminée en amont du point d'introduction du minerai sortant du cyclone 18. On trouvera ci-après, à titre d'exemple, les données relatives au fonctionnement de l'installation de la figure 2 Débit de produit calciné ................. i80 T/h Consommation spécifique de combustible dans le réacteur 14 ................... 54 kcal/kg Consommation spécifique de combustible dans la gaine 26 ........................ 38 kcal/kg Teneur en oxygène des gaz d'échappement du réacteur .............................. 2,6 % Teneur en oxygène des gaz dans la gaine 26, en aval du dispositif 27 ................. 16,6 % Température des gaz dans la conduite 24, en amont du point d'introduction du minerai 110O-12000C Débit d'air frais soufflé vers le lit fluidisé du réacteur 14 ................... 45300 Nm3/h Température de calcination ................. 8150C Température des fumées à la sortie du cyclone 18 ................................ 1400C Température du produit calciné à la sortie du refroidisseur .......................... 4070C Débit des fumées .......................... 122700 Nm3/h soit 0,8083 kg/kg de calciné Par rapport à une installation de calcination de minerais de phosphate classique comprenant un préchauffeur, un réacteur de calcination et un refroidisseur à lits fluidisés, l'installation décrite ci-dessus permet de doubler la production en diminuant la consommation spécifique de combustible de 30 % environ. REVENDICATIONS 1. Procédé de calcination de minerais de phosphate carbonés suivant lequel on sèche et on préchauffe le minerai en le mettant en suspension dans un courant de gaz chauds dont la majeure partie est constituée par de l'air chauffé par échange thermique avec le minerai calciné dans un refroidisseur, l'autre partie de ces gaz étant constituée par les gaz d'échappement du réacteur où le minerai est calciné, caractérisé en ce qu'un combustible est injecté dans le courant d'air provenant du refroidisseur de minerai calciné, à une distance suffisante de l'entrée du préchauffeur pour que sa combustion soit pratiquement achevée lorsqu'il atteint cette entrée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température des gaz à l'entrée du préchauffeur, en amont de la zone où le minerai est introduit dans le courant de gaz, est d'environ 1 1000C à 1 2000C et la teneur en oxygène de ces gaz est d'au moins 10 %. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le débit de combustible injecté dans le courant d'air provenant du refroidisseur représente de 40 à à 50 % du débit total de combustible consommé. 4. Procédé selon la revendication i, 2 ou 3, suivant lequel le séchage et le préchauffage sont effectués en plusieurs étapes, caractérisé en ce qu'on controle les réactions dans la dernière de ces étapes en réglant le débit de minerai court-circuitant cette dernière étape. 5. Installation pour la calcination de minerais de phosphate carbonés comprenant un appareil de séchage et de préchauffage (18, 20, 22), un réacteur de calcination (14) et un refroidisseur (34, 36, 38) dont la sortie d'air chaud est reliée par un conduit (26, 24) à l'entrée de l'appareil de séchage et de préchauffage, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'alimentation en combustible (27) monté sur la partie amont (26) dudit conduit. 6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle l'appareil de séchage et de préchauffage (î8, 20, 22) comporte plusieurs étages, caractérisée en ce qu'un répartiteur (29) est placé à la sortie du minerai de l'avant dernier étage de l'appareil de séchage et de préchauffage et les deux sorties du répartiteur sont reliées au dernier étage dudit appareil et au réacteur de calcinatioq respectivement.