Brevet FR2672514A1 — publié le 19920814

La présente invention a trait aux procédés et installations pour le traitement thermique de matières minérales sous forme pulvérulente au moyen de gaz dans lesquels ces dernières sont mises en suspension et plus particulièrement aux traitements effectués dans des installations constituées par un four o les matières préalablement réchauffées sont traitées en suspension dans un courant de gaz chauds produits par la combustion d'air et d'un combustible injecté dans le four, et par deux groupes de cyclones placés respectivement en amont et en aval du four et reliés entre eux et au four par des conduites agencées de telle sorte que les gaz d'échappement du four passent successivement dans tous les cyclones d'un groupe tandis qu'un courant d'air traverse tous les cyclones de l'autre groupe avant de pénétrer dans le four o il est utilisé comme air de combustion Les échanges thermiques entre les matières à traiter et les gaz d'échappement du four, d'une part, et entre les matières traitées et l'air, d'autre part, se font en partie dans les cyclones et en partie dans les conduites o les matières sont mises en suspension dans les gaz qui y circulent et entraînées jusqu'aux cyclones; dans ces derniers, les matières sont séparées du courant gazeux pour être remises en suspension dans une partie amont du circuit des gaz, de façon à réaliser globalement des échanges à contre-courant. A la sortie du premier groupe de cyclones o les matières sont préchauffées les gaz d'échappement passent dans un filtre, généralement un électrofiltre, avant d'être rejetés à l'atmosphère Les poussières recueillies dans ce filtre sont en majeure partie réintroduites dans l'installation, mais pour éviter un engorgement des filtres par enrichissement progressif en poussières du circuit des gaz, une partie des poussières est dirigée directement vers la sortie de l'installation. Avec cette solution, le produit traité contient un pourcentage faible mais non négligeable de poussières n'ayant pas subi de traitement Pour certaines applications, cela peut présenter un inconvénient C'est en particulier, le cas de la calcination de l'alumine o la présence d'hydrate d'alumine dans le produit fini peut être gênante. Le but de la présente invention est de supprimer cet inconvénient en faisant subir un traitement thermique à la partie des poussières qui ne peut pas être renvoyée dans le circuit principal des gaz. Le procédé objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'une partie des poussières recueillies dans le filtre de dépoussiérage est mise en suspension dans un courant d'air dérivé du courant d'air chaud ayant servi à refroidir les matières sortant du four, puis est séparé dudit courant d'air dérivé et mélangé aux matières traitées partiellement ou totalement refroidies, ledit courant d'air dérivé étant ensuite mélangé aux gaz d'échappement du four. Eventuellement, un combustible pourrait être injecté dans ledit courant d'air dérivé pour y brûler et fournir un supplément de calories aux poussières. L'installation objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte un échangeur auxiliaire constitué par un cyclone et une conduite reliant l'entrée dudit cyclone à la sortie des gaz de l'un des cyclones du second groupe (refroidisseur), la sortie des gaz dudit cyclone étant raccordée à l'une des conduites reliée à la sortie de l'un des cyclones du premier groupe (préchauffeur), et en ce que ce cyclone auxiliaire a un diamètre nettement inférieur à celui des cyclones des premier et second groupes et, par conséquent, un rendement de captation des poussières nettement supérieur Un brûleur peut être implanté sur la conduite reliant l'entrée dudit cyclone auxiliaire au refroidisseur La sortie des matières du cyclone auxiliaire est, de préférence, reliée à la sortie des matières du refroidisseur Lorsque l'installation comporte un refroidisseur supplémentaire placé en aval, en considérant le sens de circulation des matières, du second groupe de cyclones, la sortie des matières du cyclone auxiliaire pourra être reliée à l'entrée ou à la sortie dudit refroidisseur supplémentaire. Les caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et se réfère au dessin l'accompagnant qui montre, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de l'invention. L'unique figure de ce dessin est le schéma d'une installation de calcination conforme à l'invention. L'installation représentée sur les dessins comprend un four de calcination en suspension 10, un premier groupe de cyclones 12, 14, 16, et un second groupe de cyclones 18, 20 et 22. Les cyclones du premier groupe sont reliés entre eux et au four 10 par des conduites 24, 26 et 28 de telle sorte que les gaz d'échappement du four traversent successivement les cyclones 12, I, et 16, dans cet ordre, en circulant dans ces conduites A la sortie du cyclone 16, les gaz aspirés par un ventilateur 30 traversent un filtre de dépoussiérage 32 et sont rejetés à l'atmosphère. Les cyclones du second groupe sont reliés entre eux et au four par des conduites 34, 36 et 38 de telle sorte que de l'air insufflé par un ventilateur 40 dans une conduite 42 reliée à l'entrée du cyclone 18 traverse successivement les trois cyclones de ce groupe avant de pénétrer dans le four o il est utilisé comme air de combustion pour brûler un combustible injecté par une tuyère 44. Un dispositif d'alimentation 46 permet d'introduire les produits à traiter dans la conduite 28 o ils sont mis en suspension dans les gaz et entraînés jusqu'au cyclone 16. Dans celui-ci, les produits sont séparés des gaz et collectés dans sa partie inférieure d'o ils sont évacués par gravité au moyen d'un tuyau 48 reliant la pointe du cyclone à la conduite 26 Dans cette dernière, les produits sont remis en suspension dans les gaz et entraînés ausqu'au cyclone 14 Ils sont ensuite séparés du courant gazeux et dirigés vers la conduite 38 par un tuyau 50 L'air circulant dans la conduite 38 entraîne dans le four 10 les produits qui ont été réchauffés par les gaz d'échappement circulant dans les conduites 26 et 28 et les cyclones 14 et 16 Dans le four, les produits sont maintenus en suspension dans le courant d'air et sont calcinés grâce à la chaleur fournie par la combustion de l'air et du combustible injecté par la tuyère 44. Les gaz de combustion s'échappent à la partie inférieure du four, en entraînant les produits calcinés, et sont amenés par la conduite 24 dans le cyclone 12 Les produits calcinés séparés des gaz d'échappement dans le cyclone 12 sont introduits dans la conduite 36 au moyen d'un tuyau 52 reliant cette dernière à la pointe du cyclone 12, et passent successivement dans le cyclone 22, le tuyau 54, la conduite 34, le cyclone 20, le tuyau 56, la conduite 42 et le cyclone 18 Sur ce trajet, les produits calcinés rencontrent de l'air de plus en plus frais qui abaisse leur température A la sortie du cyclone 18, les produits calcinés peuvent subir un refroidissement supplémentaire dans un refroidisseur 58 et être ensuite dirigés vers des aires de stockage ou des postes de chargement. Une conduite 60 reliant la sortie du cyclone 20 à la conduite 28 permet à une fraction de l'air de refroidissement de court-circuiter le four 10 pour éviter une dilution trop -25 importante des gaz de combustion; le débit d'air court- circuitant le four peut être réglé au moyen d'un volet 62 ou tout autre moyen adéquat. Avant d'être rejetés à l'atmosphère, les gaz échappement du four sont dépoussiérés dans le filtre 32 Les poussières recueillies sont transportées pneumatiquement Jusqu'à un cyclone 64 disposé dans la partie supérieure de l'installation La majeure partie des poussières séparées du gaz porteur dans le cyclone 64 est réintroduite dans l'installation, immédiatement en amont de l'entrée du cyclone 22, par un tuyau 66. Conformément à la présente invention, l'autre partie des poussières est traitée dans un échangeur thermique constitué par un cyclone 68 et une conduite 70 reliant la sortie du cyclone 20 à l'entrée du cyclone 68; la sortie des gaz du cyclone 68 est raccordée à la conduite 28 et les poussières sortant de ce cyclone sont amenées, par un tuyau 72 v à la sortie du refroidisseur 58 o elles sont mélangées aux matières traitées froides Un tuyau 74 branché sur le tuyau 66 permet de diriger vers la conduite 70 et d'y introduire une partie des poussières Le débit des poussières dérivées vers la conduite 70 peut être réglé au moyen d'un distributeur 75 Un volet de réglage 76 placé sur la conduite reliant la sortie des gaz du cyclone 68 à la conduite 28 permet de régler le débit d'air traversant le cyclone. Le diamètre du cyclone 68 est nettement inférieur à celui des cyclones 12 à 22, et son rendement de captation est, par conséquent, bien meilleur, de sorte que pratiquement toutes les poussières introduites dans la conduite 70 sont recueillies à la pointe du cyclone 68 Le débit des poussières qui est ainsi extrait en continu du circuit principal des gaz est suffisant pour maintenir la charge en poussières des gaz d'échappement à une valeur convenable pour éviter l'engorgement du filtre Par ailleurs, le traitement thermique que ces poussières subissent dans l'échangeur 68-70 permet de les mélanger sans inconvénient aux matières traitées dans l'installation Par exemple, dans les installations de calcination d'alumine, l'hydrate d'alumine pourra être calciné ou au moins transformé en monohydrate d'alumine, moins gênant Si nécessaire, l'échangeur 68- 70 pourra être équipé d'un brûleur pour compléter la calcination. Au lieu d'être reliée à la sortie des gaz du cyclone 20, l'entrée du cyclone 68 pourra être reliée à la sortie du cyclone 22 Les poussières sortant du cyclone 68 pourraient être amenées à l'entrée du refroidisseur 58 Il est bien entendu que ces modifications et toutes celles résultant de la substitution de moyens techniques entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement thermique de matières minérales pulvérulentes au moyen de gaz dans lesquels ces dernières sont mises en suspension>consistant à réchauffer les matières à traiter au moyen des gaz d'échappement d'un four, à les traiter ensuite dans ledit four puis à les refroidir au moyen d'un courant d'air qui est ensuite utilisé comme air de combustion dans le four, les gaz d'échappement du four étant dépoussiérés avant d'être rejetés à l'atmosphère et la majeure partie des poussières recueillies étant mélangée aux matières traitées à leur sortie du four, caractérisé en ce que l'autre partie des poussières est mise en suspension dans un courant d'air dérivé du courant d'air chaud ayant servi à refroidir les matières sortant du four, puis est séparé dudit courant d'air dérivé et mélangé aux matières traitées au moins partiellement refroidies, ledit courant d'air dérivé étant ensuite mélangé aux gaz d'échappement du four. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un combustible est injecté dans ledit courant d'air dérivé. 3 Installation pour le traitement thermique au moyen de gaz de matières minérales en poudre comportant un four ( 10), deux groupes de cyclones placés, respectivement, en amont et en aval du four et reliés entre eux et au four par des conduites agencées de telle sorte que les gaz d'échappement du four passent successivement dans tous les cyclones ( 12, 14, 16) du premier groupe tandis qu'un courant d'air traverse tous les cyclones ( 18, 20, 22) du second groupe avant de pénétrer dans le four o il est utilisé comme air de combustion, et un filtre pour le dépoussiérage des gaz d'échappement, caractérisée en ce qu'elle comporte, en outre, un échangeur auxiliaire constitué par un cyclone ( 68) et une conduite ( 70) reliant l'entrée dudit cyclone à la sortie des gaz de l'un des cyclones du second groupe, la sortie des gaz dudit cyclone ( 68) étant raccordée à l'une des conduites ( 28) reliée à la sortie des gaz de l'un des cyclones du premier groupe, et des moyens pour alimenter ledit échangeur auxiliaire avec une partie des poussières recueillies dans le filtre ( 32), et en ce que le cyclone ( 68) de l'échangeur auxiliaire a un diamètre nettement inférieur à celui des cyclones des premier et second groupes et, par conséquent, un rendement de captation des poussières nettement supérieur. 4 Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit échangeur auxiliaire ( 68-70) est équipé d'un brûleur. Installation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la sortie des matières du cyclone ( 68) de l'échangeur auxiliaire est reliée à la sortie des matières traitées froides de l'installation. 6 Installation selon la revendication 3 ou 4, et comportant un refroidisseur supplémentaire ( 58) placé en aval, en considérant le sens de circulation des matières, du second groupe de cyclones, caractérisé en ce que la sortie des matières du cyclone ( 68) de l'échangeur auxiliaire est reliée à l'entrée dudit refroidisseur supplémentaire.