FR 2542307 A1 19840914 FR 8403701 A 19840309 La présente invention concerne un procédé et un appareil destinés à faire réagir un ou plusieurs com- posés inorganiques en maintenant une flamme dans une zone de combustion à une température prédéterminée de-réaction et en introduisant les matières devant réagir sous une forme finement divisée et en mélange intime avec un cou- rant de combustible hydrocarboné, et en faisant passer le combustible mélangé et les matières finement divisées à travers la zone de combustion En particulier, l'inven- tion concerne un procédé et un appareil de fabrication de matières hydrauliquement réactives choisies parmi les ma- tières pouzzolaniques, les matières cimentaires et leurs mélanges, entraînant la réduction des dégagements d'impu- retés contenant du soufre. La réaction des matières inorganiques nécessi- tait, par le passé, un mélange des matières dans le réac- teur, suivi d'application de chaleur Souvent, ceci né- cessite une conception ou des étapes particulières pen- dant le procédé de réaction pour obtenir des produits réactionnels convenables Un tel produit est le ciment Portland. La technique antérieure a tenté de nombreuses approches différentes à la fabrication de ciment, depuis les procédés les plus anciennement connus de l'histoire jusqu'aux procédés actuels de fabrication de ciment Port- land, à titre d'exemples de produits à base de ciment. Les procédés classiques dans ce pays pour la fabrication de produits cimentaires consistaient généralement à mé- langer des portions prédéterminées de matières calcaires et argileuses, ou siliceuses Les matières peuvent être mélangées à l'eau pour former une suspension ou elles peuvent être séchées pour former une farine brute sèche. En tout cas, le mélange est introduit en continu dans un four de formation de ciment et brlé dans ce four pour former un clinker Le clinker résultant est mélangé et pulvérisé avec du gypse pour former le ciment Portland en poudre sèche actuel. La matière calcaire peut consister en calcaire, marbre, craie, coquilles d'huîtres, etc La matière ar- gileuse peut consister en argile, schiste, ardoise, lai- tier, cendres volantes, sable, etc Les proportions de os ces ingrédients dans les mélanges déterminent la composi- tion chimique finale du clinker et du ciment terminé Des additifs peuvent être mélangés avec un ou plusieurs des mélanges afin de fournir les caractéristiques pour chaque type prédéterminé de ciment pour l'utilisation finale à laquelle on le destine Les différents types de ciment Portland sont bien connus et définis par American Society of Testing Materials (ASTM) Le ciment que l'on fabrique le plus couramment est connu comme Type I, ou ciment à usage général Les quatre autres types, les Types II-V, sont désignés par ciments à usage particulier Ces ciments à usage spécial diffèrent quant aux proportions des ingré- dients respectifs et sont généralement fabriqués en moin- dres quantités. Pour tenter de parvenir aux caractéristiques avantageuses de fabrication, telles que celles énumérées ci-après, on a fait appel dans l'art antérieur à une gran- de diversité d'artifices Comme indiqué dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 026 717 intitulé "Economi- cal, Finely Controlled Cement Production"; des brevets des Etats-Unis d'Amérique remontant à 1883, illustrés par le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 274 288, ont dé- crit l'addition au combustible de matières premières argilo-calcaires pour la fabrication de ciment De-nom- breux brevets ont vu le jour depuis avec la même idée d'introduire une matière calcaire dans la zone de combus- tion d'un four et sont représentés par les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 1 728 828; et N' 3 589 920 Des brevets tels que le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 2 477 262 décrit et revendique le procédé classique à insufflation Des brevets tels que les brevets des Etats- Unis d'Amérique No 2 600 515 et N O 3 437 329 décrivent des procédés de mise en oeuvre d'un four à ciment rotatif dans lesquels des additifs spéciaux sont introduits dans la zone de combustion du four pour fournir les propriétés désirées à mesure qu'ils montent dans le four en rencon- trant le mélange descendant. D'autres références pertinentes comprennent le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 2 745 657 dans lequel un combustible solide à forte teneur en cendres est brûlé dans un brûleur spécial en produisant un laitier puis le brûleur est déconnecté pour retirer le laitier fondu par le fond. Des brevets anciens tels que le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 811 902 de 1906 décrivent l'uti- lisation de produits de queue, provenant de minerai de cuivre, par exemple, dans un procédé de fabrication de ciment Le brevet des EtatsUnis d'Amérique N O 1 567 934 décrit des opérations simultanées de traitement de mine- rai et de fabrication de ciment par fusion des matières pour réduire le minerai Le brevet des Etats-Unis d'Amé- rique No 3 759 730 décrit des cendres de centrales mélan- gées avec du carbonate de calcium et brûlées à 1300 C, puis à 15000 C et broyées Le brevet des Etats-Unis d'A- mérique N O 4 080 219 décrit la récupération des chaleurs perdues par échange de chaleur avec des matières humides pour la fabrication de ciment. L'un des brevets récents les plus pertinents est le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 174 974 dé- crivant un laitier de cendres de charbon utilisé pour la production de ciment, par exemple avec de l'oxyde de cal- cium Le principal objectif est cependant d'augmenter l'efficacité,d'un gazéificateur Le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 217 143 décrit la production de ciment avec de l'oxyde de calcium, de la silice et de l'alumine broyées à une dimension de 0,074 mm, séchées à moins de % d'eau, mélangées et mixtionnées dans un broyeur à grande vitesse Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 265 671 décrit un clinker de ciment introduit au sommet et à la base d'un four rotatif pour produire le ciment. Malgré la grande diversité d'approches tentées, l'art an- térieur n'a pas obtenu ni fourni les diverses caractéris- tiques souhaitables telles que celles énumérées ci-après. 1 Le procédé et l'appareil doivent pouvoir utiliser des combustibles moins onéreux d'une qualité inférieu- re à celle couramment demandée. 2 Théoriquement, le procédé et l'appareil doivent éliminer automatiquement les impuretés nocives prove- nant de tels combustibles relativement peu coteux sans nécessiter de tours onéreuses d'épuration, etc, pour éliminer les gaz polluants contenant du soufre. 3 L'appareil et le procédé doivent réduire notable- ment les frais, par exemple en éliminant le broyage et le concassage du dernier stade du procédé. 4 Le procédé et l'appareil peuvent être utilisés pour réduire les frais d'élimination des cendres volantes et modifier ces cendres par une modification chimiques des phases, par exemple la production d'une cendre volante hydraulique ou autres produits cimentaires - L'appareil et le procédé doivent être suffisamment souples pour pouvoir fabriquer rapidement des ciments de compositions différentes sans nécessiter de longues périodes de temps pour modifier le fonctionnement d'un four et les accessoires associés et sans nécessiter de fours a usage particulier. 6 Théoriquement, le procédé et l'appareil doivent permettre une souplesse de fonctionnement de ce procé- dé conjointement à un autre procédé, par exemple la production d'électricité, et faire en sorte que la va- leur de l'énergie perdue soit compensée à plus de 100 % par la valeur des produits obtenus. 7 Le procédé et l'appareil doivent être suffisamment souples pour pouvoir broyer le clinker, etc, d'une chaudière avec des cendres volantes, etc, d'une au- tre chaudière pour obtenir n'importe quel produit ci- mentaire final désiré. 8 Enfin, le procédé et l'appareil doivent alléger le problème grave d'investissement de gros capitaux pour de nouveaux fours et accessoires, tels que ceux uti- lisés dans les installations courantes modernes de fabrication du ciment. Comme on peut le voir d'après les descriptions de l'art antérieur, aucune référence ne fournit les avan- tages énumérés. Selon un premier aspect, la présente invention concerne un procédé pour faire réagir thermiquement une ou plusieurs matières inorganiques Le procédé implique l'étape de maintien d'une flamme dans une chambre de com- bustion à une température de réaction prédéterminée en introduisant une quantité suffisante de combustible hydro- carboné et d'oxygène dans la flamme à travers un courant de fluide, en broyant finement les matières inorganiques devant réagir une dimension particulaire leur permettant d'être transportées par le courant de gaz et en mettant en suspension le composé inorganique finement broyé en mélan- ge intime avec le courant de fluide contenant le combusti- ble hydrocarboné tel que du charbon, du fuel-oil, ou du gaz naturel, et de l'oxygène et en faisant passer le mé- lange a l'intérieur de la flamme pour effectuer une réac- tion thermique de la matière inorganique particulaire. Dans une forme de réalisation préférée, la matière inorga- nique et le combustible ont un diamètre particulaire infé- rieur à 0,149 mm (tamis 100 U S A) Selon un mode préféré de réalisation de la pré- sente invention, on fournit un procédé de fabrication d'une matière à réaction hydraulique par laréaction de matières réactionnelles inorganiques ou de mélanges de telles matières dans une flamme maintenue dans une zone de combustion maintenue à une température prédéterminée. La température de la zone de combustion est maintenue grâ- ce à l'utilisation de quantités efficaces de charbon fine- ment broyé et de gaz contenant de l'oxygène Les matières réactionnelles inorganiques choisies entre des matières calcaires, argileuses, siliceuses, alumineuses et ferrugi- neuses ou des mélanges de telles matières sont finement 2.542307 broyées et mélangées intimement avec le charbon finement divisé Le mélange intime est mis en suspension dans un courant de gaz oxygéné, on fait passer le courant à l'in- térieur d'une flamme et le charbon contenu dans le cou- rant brle afin de maintenir la température prédéterminée et de faire réagir thermiquement les matières réactionnel- les -inorganiques finement divisées afin de former le pro- duit à réaction hydraulique sour forme particulaire Les gaz et la matière particulaire à réaction hydraulique for- mée dans la zone de combustion sont évacués de ladite zo- ne et la matière réactive est refroidie et recueillie dans la forme de réalisation préférée Les matières réactives contenues dans le combustible organique sont broyées de manière qu'une partie dominante des particules aient une dimension inférieure à 04149 mm La température de la flamme est maintenue entre environ 1316 et environ 15380 C. Selon une autre forme de réalisation de la pré- sente invention, on fournit un procédé pour réduire les impuretés contenant du soufre et le dégagement de gaz de fours alimentés en charbon finement broyé ou en fuel-oil en-suspension dans un gaz contenant de l'oxygène par mé- lange intime avec le charbon finement broyé d'un mélange des matières réactionnelles choisies entre des matières calcaires, alumineuses, siliceuses et ferrugineuses ou des mélanges de telles matières en une quantité suffisan- te pour pouvoir réagir avec les impuretés contenant du soufre et des cendres provenant de la combustion pour ob- tenir un produit réactionnel solide. Selon une autre forme de réalisation de la pré- sente invention, on fournit un appareil permettant de fai- re réagir un ou plusieurs corps réactionnels inorganiques finement divisés L'appareil comprend un four muni d'un moyen contenant une tuyère pour l'introduction de la ma- tière particulaire en suspension dans un gaz oxygéné dans une flamme contenue dans le four, un moyen pour évacuer du four les gaz de combustion dégagés contenant la matière 7- particulaire en suspension produits par la réaction et un moyen pour recueillir ladite matière particulaire De pré- férence, il est prévu un moyen pour produire et introduire le mélange intime de charbon et de matières réactives dans le courant de gaz qui est un broyeur muni d'une table de broyage pour ledit charbon et les matières réactionnelles inorganiques et une soufflante pour insuffler le mélange dans un courant de gaz oxygéné et dans la tuyère du four. On peut prévoir un recyclage'approprié Les produits à réaction hydraulique obtenus peuvent être recueillis dans un précipitateur, ou moyen analogue, en vue de l'ensacha- ge ou de l'entreposage Le produit peut également être mélangé avec du gypse ou autres composés pour former le produit final désiré. L'invention sera décrite plus en détail en réfé- rence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma illustrant la forme préférée de réalisation de la présente invention; la figure 2 est une vue en plan du foyer servant de chambre de combustion du four; et la figure 3 est un schéma illustrant une varian- te de la présente invention. Il est évident pour les spécialistes que la pré- sente invention est utile à la réaction de matière inorga- niques o le chauffage desdites matières est tnécessaire pour provoquer la réaction Le procédé de la présente in- vention est d'un intérêt particulier dans des applications dans lesquelles la forme désirée du produit que l'on dési- re obtenir est une forme de fines particules La présente invention est particulièrement utile dans la production de composés à réaction hydraulique Ainsi, la forme pré- férée de réalisation de la présente invention implique la production de composés à réaction hydraulique et sera dé- crite en considérant que d'autres réactions peuvent être réalisées de la même manière. Comme indiqué précédemment, l'art antérieur a tenté de transformer et d'éliminer le laitier, ou produits de queue, d'un four tel que le foyer d'une chaudière pour le transformer en un produit cimentaire En outre, les cendres volantes qui sont interceptées en tête,' ou les gaz effluents résiduaires provenant du four, sont subsé- quemment traités, par exemple 'en les utilisant dans des fours à ciment-, etc Cependant, dans la présente inven- tion, des additifs sont incorporés avec la charge de char- bon dans le four et sont brûlés jusqu'à une fusion commen- çante pour produire le produit cimentaire Habituellement, plus la composition se rapproche d'un ciment à usage gé- néral ou d'un clinker de sulfo-aluminate de calcium, plus on considère avoir fabriqué le meilleur produit cimenteux. Comme on la sait en pratique, un clinker de ciment à usa- ge général et un clinker de sulfo-aluminate de calcium peuvent présenter une composition typique telle que celle indiquée sur le Tableau I TABLEAU I Composition du clinker Clinker pour applica Clinker de sulfo- Composition cations générales, aluminate chimique Pour-cent Pour-cent Ca O 67 56 Si O 2 22 20 A 1203 6 11 Fe 203 3 2,5 K 20, Na 20 Mg O 2 2,0 2 O 2 v, _ Les pourcentages indiqués sont des pourcentages en poids sauf spécification contraire. Les composés minéralogiques potentiels ont été énumérés dans des brevets publiés, par exemple le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 3 437 329, dont le mémoire descriptif est cité ici à titre de référence. Le Tableau II ci-après présente une formulation typique d'un composé minéralogique d'un clinker à usage général et d'un clinker de sulfo-aluminate excluant 1 'o- xyde de magnésium et les composés alcalins. Tableau II Clinker pour applications générales Pour-cent CS 61,7 C 3 C 2 S 16,7 C 3 A 10,3 C 4 AF 7,6 Clinker de sulfo-aluminate Pour-cent C 4 A 3 S 16,9 C 6 A 2 F 11,00 C 3 S 11,75 C 2 S 49,5 Sur le Tableau II et partout ailleurs, les abréviations classiques que l'on utilise sont définies de la façon suivante: C = Ca O S = Si O 2 A = A 1203 F = Fe 203 = SO 3 Comme on le sait également, la portion de sili- cates di et tricalciques, d'aluminates de calcium, etc, doivent être ajustées dans une gamme chimique étroite pour obtenir un ciment satisfaisant Le clinker de ciment est susceptible d'une contamination par l'oxyde de magné- sium, etc, pouvant former du périclase ou autres ma- tières qui sont lentes à s'hydrater et qui confèrent des propriétés indésirables à un ciment en prise Ces produits chimiques, composés minéralogiques et les moyens d'en con- trôler la nature et les proportions sont décrits dans de nombreux textes et publications bien connus auxquels on peut se référer pour obtenir de plus amples détails Des exemples de telles informations classiques sont celles énumérées sur le Tableau III. TABLEAU III KIRK-OTHMER ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, Seconde édition, Anthony Standen, édeteur, Interscience Publishers, New York, 1969, volume sur les ciments, pages 684-710. THE CHEMISTRY OF CEMENT AND CONCRETE, Troisième Edition, F M Lea, KT, C B, C B E, D S C, F R I C, Formerly Director of Building Research, Chémical Publishing co, Inc, New York, New York, First American Editor 1971, pages 134-135. PROCEEDINGS OF THE THIRD INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON THE CHEMISTRY OF CEMENT, Londres 1952, Tenu sous les auspices de Buil- ding Research Station of the Department Qof Scientific and Industrial Research and the Cement and Concrete Association, publié par Cement and Concrete Association, 52 Grosvenor Gardens, Londres SW 1, chapitre 20, "The In- fluence ot the Fineness of Cement Raw Mixes on Their Burnability", T Heilmann, pages 711- 749. CHEMISTRY OF CEMENT, Proceedings of the Fourth International Sympo- sium Washington 1960, Volume I Symposium tenu du 2 au 7 octobre 1060 au National Bureau of Standards, Washington 25, D C, travaux publiés en deux volumes, National Bureau of Standards Monograph 43 Volume I, le 31 août 1962, article II-54 "Reactions of Coal Ash With Portland Cement Clinker During the Bur- ning Process", T Heilmann, pages 87-106. PROCEEDING OF THE FIFTH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON THE CHEMISTRY OF CEMENT, Tokyo, 1968, PART I CHEMISTRY OF CEMENT CLIN- KER (Volume I), Symposium tenu du 7 au 11 octobre 1968 au Tokyo Metropolitan Festival Hall, Tokyo, Proceedings published in 4 volu- * mes December 31, 1969, "On Kinetics of Cement Clinker Sintering", page 112 et "On Kinetics of Crystallization of Clinker Liquid Phase", page 113. ROCK PRODUCTS, CEMENT TODAY Une section spéciale de mai 1974 ROCK PRO- DUCTS, "Wet or Dry Process Liln for Your New Installation", Henning R Norbom, pages 92- 100, Mai 1974. ROCK PRODUCTS, "Blending of Raw Mix for Cement Manufacture, Part 2 ", J B Wilson & W C Durie, pages 60- 62 et 68, Avril 1974, une publication de Ma- clean Hunter, Vol 77, No 4. PIT & QUARRY, CEMENT INDUSTRY REPORTS, West Adams Street, Chicago, Illinois 60603, "Roller Mills Have Found a Role", Raymond J. Krekel et Stanley L Stiles, pages 93-98 et "Utilization of Waste Heat from Dry-Process Rotary Kilns", Dr P Weber, Polysius Corp, pages 115-122 et "Medusa's Georgia Plant Under- goes Major Changes New Preheater Kiln, Rol- ler Raw Mill System at Heart of Expansion and Conversion to Dry Process", B C "Sandy" Herod, pages 141-146, juillet 1974. Le Tableau IV présente des exemples d'analyses de cendres volantes à partir de divers emplacements Ces analyses représentent les cendres produites par combus- tion de charbons obtenus à différents emplacements. TABLEAU IV ANALYSES DES CENDRES VOLANTES i O 2 A 1203 Fe 203 Ca O Mg O SQ 3 L.O I. Na 20 K 20 N 1 68,15 19,80 3,20 1,33 0,19 0,19 0,18 0,08 0,64 Emplacements N 2 N 3 N 4 49,18 36,52 39,60 23,68 21,16 21,82 2,68 4,56 5,68 18,40 26,58 20,96 3,52 4,56 3,86 1,23 1,95 1,85 0,21 0,31 0,44 0,02 0,42 0,28 N 5 N 06 43,46 40,40 ,90 17,30 1-1,00 29,40 2,20 6,30 1,45 0,81 2,31 1,50 2,81 0,88 0,56 2,20 Total 93,76 Charbon 5,96 imbrûlé (carbone) Comme on peut peu nombreuses dans les le voir, les cendres volantes sont ingrédients de l'oxyde de calcium fournis par les composants calcaires d'une opération norma- le de fabrication de ciment Bien qu'il existe de grandes quantités de cendres volantes provenant d'installations de production d'énergie à travers le pays, les cendres volantes ne sont généralement pas suffisamment cimentaires pour être directement utiles comme produit de ciment Dans la majeure partie du monde, les constituants ou ingrédients de la com- position de clinker de ciment doivent être mélangés avant d'être brûlés dans un four de fabrication de ciment pour ob- tenir un clinker de ciment final satisfaisant comme exemple de produit cimentaire Habituellement, les composants cal- caires et les composants argileux sont introduits dans l'ex- trémité de chargement du four et mis sous forme de clinker de ciment pendant leur passage de deux heures et demie à quatre heures et demie longitudinalement au four rotatif, en rencontrant des températures atteignant 1426 1538 C. Dans de nombreuses parties du monde, cependant, le calcaire, les marnes, etc, qui comprennent le composant calcaire 98,9 1,1 96,5 3,5 94,07 ,93 96,93 3,07 99,35 0,65 comprennent également des proportions suffisantes d'autres matières pour former une composition de clinker de ciment souhaitée avec les constituants des cendres volantes si el- les pouvaient réagir. os 05 Par exemple, le Tableau V présente un exemple de composition de cendres volantes et une composition de cal- caire et leurs pourcentages respectifs en mélanges dans la matière de départ et le clinker final formé par réaction dans des réactions de fusion commençante des proportions respectives des ingrédients Le Tableau VA présente un exem- ple de composition de ciment C 4 A 35. Calcaire 2,72 0,57 0,21 53,69 0,29 0,01 0,07 0,06 41,92 TABLEAU V Proportion dans la matière de départ et pourcentage en poids /70 25/75 18,94 16,24 6,53 5,54 1,16 1,00 ,89 43,02 0,74 0,67 0,20 0,17 0,16 0,15 0,25 0,22 ,82 32,67 99,69 99,68 Composition finale des clinkers /80 13,53 4,54 0,48 ,15 0,59 0,13 0,13 0, 18 34,52 99,61 /70 27,50 9,48 1,68 59,37 1,07 0,29 0,23 0,36 /75 24,24 8, 27 1,49 64,20 1,00 0,25 0,22 0,33 * L O I = Perte au feu. r%) n -g L- ru c> -j Cendres volantes 56,78 ,43 3,37 11,01 1,79 0,63 0,39 0,68 4,92 Si O 2 A 1203 Fe 203 Ca O Mg O SO 3 Na 20 K 20 L.O I * (Total) /80 ,79 6,97 1,29 69,27 O,91 0,20 0,20 0,28 F Composants Sio 2 A 1203 Fe 203 Ca O Mg O SO 3 Na 20 K 20 L.O I. Cendres volantes Pour-cent 38,4 16,62 ,54 ,58 2,04 21,07 * 0,26 0,43 0,11 TABLEAU VA Composition de ciment C 4 A 3 S illustrative Calcaire I Calcaire II Mélange Pour-cent Pour-cent brut** Pour-cent 2,76 11,16 14,96 0,65 3,16 5,89 0,19 1,47 2,03 53,28 46,59 40,77 0,73 0,6 1,10 0,08 0,26 6,41 o O, 0,15,11 0,09 0,4 0,25 42,18 36,02 28,45 Clinker fina 11 ** Pour-cent ,91 8,24 2,83 56,98 1,54 8,96 0,15 0,35 * En tenant compte de la teneur totale en soufre du charbon utilisé. ** Le mélange brut se compose de 30 % de cendres volantes, 52 % de calcaire I et 18 % de calcaire II. *** Le clinker final désigne la composition de clinker que l'on peut attendre du mélange brut dans un four classique. r'o LN I o Ul L'art antérieur a admis qu'au moins les variables de température, de temps de séjour, de dimension de parti- cules et d'intimité de contact entre les particules doivent être soigneusement réglées pendant la traversée du four afin d'obtenir le ciment satisfaisant souhaité à l'extrémi- té d'évacuation du four. La présente invention tire profit de la turbulen- ce inhérent et de la finesse des particules de cendres vo- lantes sortant de la zone de combustion d'un four, par exemple dans le foyer d'une chaudière, pour obtenir un pro- duit avantageux qui a les dimensions requises sans autres dépenses importantes d'énergie pour le broyage fin, la sé- paration, etc Le combustible hydrocarboné peut être tout combus- tible hydrocarboné tel que du fuel-oil, du gaz naturel ou du charbon En effectuant d'autres réglages dans l'équipe- ment, on peut utiliser d'autres types de combustible hydro- carboné. L'appareil utile dans la présente invention peut être mieux compris en référence à la figure 1 Sur la figu- re 1, on a représenté un broyeur 10 qui est alimenté par la conduite 12 La conduite 12 est alimentée par trois chambres d'entreposage 14, 16, 18 ainsi que par une conduite de récy- clage 20 Le nombre des chambres d'entreposage peut varier avec le nombre et le type de matière réactionnelle à utili- ser dans le procédé Le lignite ou charbon bitumineux est transporté de la chambre 14 d'entreposage vers le broyeur. Le broyeur 10 est également alimenté en matière argileuse provenant de la chambre 16 et en matière calcaire provenant de la chambre 18 Les cendres volantes provenant d'une chau- dière 22 peuvent être introduites dans le broyeur par la conduite de recyclage 20 La charge introduite dans le broyeur 10 doit être finement divisée en sorte que ses par- ticules puissent être transportées par un courant de gaz. Dans la forme préférée de réalisation du procédé, la majeure partie des particules provenant du broyeur sont suffisamment petites pour traverser un tamis à mailles de 0,149 mm Dans le procédé de la présente invention, il est nécessaire d'in- troduire le charbon dans le brûleur afin de maintenir la température Cependant, la charge éventuelle 'de matière calcaire ou argileuse, les cendres volantes recyclées, ou une combinaison de ces derniers dépend du produit que l'çon désire obtenir, ainsi que de la composition du charbon uti- lisé Le broyeur peut être n'importe quel appareil de broyage couramment utilisé, par exemple un broyeur à rou- leaux, un broyeur a billes, un broyeur a grande vitesse, etc, et comporter des transporteurs appropriés, un sépa- rateur de particules, des zones d'entreposage et des mani- pulateurs Le charbon finement divisé et les matières réac- tionnelles sont entraînés dans un courant de gaz contenant de l'oxygène par une soufflante 24 prévue dans la conduite d'alimentation du broyeur 10 A partir du broyeur 10, le combustible et les corps réactionnels mélangés sont intro- duits dans le four 22 oô le charbon brûle et le produit ré- actionnel se forme Le produit réactionnel est acheminé du four 22 par les gaz de dilatation dans un séparateur appro- prié 26, par exemple un séparateur cyclone Les particules lourdes sortent par la conduite 28 et sont disponibles pour être recyclées par la conduite 20 ou pour être'expulsées ou recueillies par la conduite 21 selon la position de la van- ne 23 Les produits provenant de la conduite 21 et de la conduite 34 peuvent être utilisés séparément ou mélangés ensemble L'homme de l'art se rendra compte du fait qu'on peut utiliser plus d'un broyeur Dans certains cas, il peut être avantageux, par exemple dans des installations ancien- nes, de prévoir un ou plusieurs broyeurs séparés pour broyer les autres composants de la charge et former un moyen pour combiner le charbon finement broyé avec les autres composants de la charge avant leur injection dans la chaudière L'hoim- me de l'art se rendra également compte du fait que, dans cer- tains cas, il peut être inutile d'avoir un moyen séparé ou de prévoir un-recyclage. Le charbon et les matières réactionnelles mélangées sont introduits dans la zone de combustion du four à une vi- tesse prédéterminée afin de maintenir la température désirée. Les quantités spécifiques de matières réactionnelles sont déterminées par la chimie des cendres de charbon qui, est modifiée par la réaction avec les diverses matières premiè- res combinées avec le charbon de charge par exemple la ma- tière calcaire (calcaire) la matière siliceuse (sable), la matière ferrugineuse (par exemple le minerai de fer) et l'alumine, par exemple la bauxites Il est indispensable que le charbon et le mélange de matières réactionnelles soient finement broyés et inti- mement mélangés avant d'être insufflés dans la zone de com- bustion avec le gaz Lorsque le procédé de la présente in- vention est utilisé pour la production d'une matière à ré- action hydraulique, la combustion du charbon produit une température dans la zone de combustion supérieure à 1093 C et de préférence comprise entre environ 1093 C et environ 1649 C, et mieux encore entre environ 13160 C et environ 15380 C Dans la zone de combustion, il existe une réaction commençante des matières réactionnelles et du charbon pro- duisant une matière à réaction hydraulique en fines parti- cules qui est transportée de la chaudière avec les gaz brû- lés, par exemple les cendres volantes Il est surprenant que la matière à réaction hydraulique puisse être produite si rapidement et à la dimension particulaire désirée par le procédé de la présente invention Par contre, le procédé à four rotatif nécessiterait environ 2,5 à 4,5 heures pour produire un courant liquide de laitier se condensant en par- ticules dures de grande dimension qui sont ensuite réduites a la grandeur désirée à grand frais et avec une forte dépen- se d'énergie. Bien que la présente invention ne soit pas limitée à une théorie quelconque, il semble que la matière siliceuse atteint un état fondu tel qu'une interaction avec une matiè- re calcaire est une réaction de fusion liquide/solide à tem- pératuresélevées; et par conséquent, la réaction est beau- coup plus rapide qu'une réaction de fusion à l'état solide. Quelle que soit la théorie, la réaction fournit une composi- tion à réaction hydraulique satisfaisante même si les compo- sants ont une bien plius courte période de réaction que dans les procédés classiques Comme on l'expliquera ci-après, le procédé de la présente invention peut être utilisé pour produire de la pouzzolane et des matières à réaction pouz- zolanique et des matières cimentaires Telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire, l'expression "matière cimentaire" désigne une matière inorganique en particules qui, lorsqu'elle est mélangée avec de l'eau, forme une mas- se plastique et durcit par combinaison chimique, gélifica- tion et cristallisation De plus, telle qu'on l'utilise dans le présent mémoire, l'expression "pouzzolane ou matiè- res à réaction pouzzolanique" désigne-une matière inorgani- que particulaire qui réagit chimiquement avec l'hydroxyde de calcium en présence d'humidité aux températures ordinai- res en formant une composition cimentaire. Quel que soit le mécanisme chimique, il se produit une réaction en un produit cimentaire satisfaisant même si les composants ont une durée de réaction bien plus courte que dans un procédé classique de fabrication de ciment En particulier, les matières réactives montent en tête et sor- tent du four 22 de la chaudière dans le courant de gaz br- lés après avoir été insufflés depuis les coins du foyer du four 22, comme illustré sur la figure 2 La figure 2 illus- tre une flamme tourbillonnante 38 dans laquelle les cendres volantes cimentaires désirées sont produites La majorité des cendres volantes sont transportées du four 22 par la circulation des gaz brûlés Les cendres volantes réactives sortent de la chaudière et sont introduites dans un sépara- teur tel qu'un séparateur cyclone 26 dans lequel les parti- cules plus grosses, celles ayant une dimension supérieure à environ 0,149 mm et de préférence inférieure à 0,297 mm (tamis 50 U S A), sont éliminées et soit recyclées, soit jetées Les produits réactionnels plus fins sont introduits dans un précipitateur électro-statique 28 o les fines par- ticules de cendres volantes réactives sont recueillies et éliminées des gaz brûlés Les cendres volantes réactives recueillies sont retirées du précipitateur par la conduite 30 et peuvent être recyclées par la conduite 32 vers le séparateur 26, ou être soutirées par la conduite 34 et ensachées ou envoyées au stockage dans des silos, selon l'emplacement du moyen 35 de commande d'écoulement En gé- néral, on introduit une étape supplémentaire soit ayant, soit après le stockage, lors de la production de ciment. Par exemple, pour produire la matière à réaction hydrauli- que désirée, il peut être nécessaire de mélanger les cen- dres volantes réactives produites avec une quantité mineu- re de gypse Le terme "gypse" est utilisé ici pour dési- gner toutes les formes minérales de sulfate de calcium, y- compris 1 'anhydrite Le gypse peut être broyé à la finesse désirée avant d'être combiné aux cendres volantes réactives produites, ou bien on peut les broyer ensemble La poudre fine résultante est une composition de ciment qui peut être acheminée vers des silos de stockage appropriés-. Les gaz brûlés desquels les matières particulaires ont été enlevées sortent du précipitateur 28 par une condui- te 36 et sont libérés à l'atmosphère. Divers procédés de fabrication de ciments à usage général et à usage particulier sont décrits dans diverses publications; par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 437 329 susmentionné; N 2 871 113; N O 1 916 716 et No 864 068 Des procédés de fabrication de ci- ment sont également décrits dans les brevets britanniques No 28 970 et No 1 438 et dans les articles présentés au Ta- bleau III ci-dessus. Une autre caractéristique surprenant de la pré- sente invention est la souplesse d'utilisation qu'elle per- met d'obtenir En effet, la vitesse dé réaction est si ra- pide qu'il est possible, au moyen de la présente invention, de faire varier rapidement les compositions à obtenir, de manière à modifier rapidement les produits réactifs appro- priés de cendres volantes selon le type de ciment que l'on désire obtenir Ceci constitue un grand avantage par rap- port à l'art antérieur dans lequel une modification de la composition du ciment nécessite de nombreuses heures de pas- sage dans le four en sorte qu'une grande quantité de pro- duit intermédiaire est formé, compliquant la formulation correcte du produit de ciment final désiré Les proportions des corps réactionnels peuvent varier pour obtenir la for- 21 - mulation chimique désirée du produit réactionnel, par exem- ple pour former une matière à réaction pouzzolanique ou une matière cimentaire Ainsi, la présente invention est très utile pour parvenir à établir une modification rapide. Par exemple, comme indiqué sur la figure 3, les matières de départ et le charbon peuvent être ajoutés dans la chaudière Bl pour produire un clinker de ciment 41 Le charbon seul peut être acheminé vers la chaudière B 2 ou bien le charbon et une proportion différente de matières premières ou même des matières premières différentes intro- duites dans la chaudière Bl peuvent ête acheminés dans la chaudière B 2 pour produire des cendres volantes 43 ayant * une composition différente de celle du clinker de ciment 41. Les produits finals peuvent ensuite être mélangés entre eux, par exemple dans un broyeur ou mélangeur 45 à grande vites- se pour former un clinker final 47 ayant les caractéristi- ques finales souhaitées et la composition du produit cimen- taire. De façon surprenante, en plus du fait de pouvoir disposer d'un procédé convenant à la production d'une matiè- re à réaction hydraulique finement divisée, la présente in- vention réduit les dégagements d'impuretés de soufre dans les gaz brûlés sans nécessiter d'épurateurs à calcaire On a découvert de façon surprenante que le procédé de la pré- sente invention pouvait atteindre une réduction de 55 % des dégagements de SO 2 avec un rapport stoechiométrique de char- ge de Ca O à SO 2 d'environ 2,9 ou moins; tandis que l'art antérieur indique que des rapports stoechiométriques de trois à quatre sont nécessaires pour obtenir une réduction d'environ 40 % du dégagement de SO 2. Bien que la Demanderesse ne désire pas être liée à une théorie particulière quelconque, elle pense que dans la mise en oeuvre du procédé de la présente invention, le ciment se forme en trois étapes qui dépendent de la tempé- rature de la flamme et de la courbe température-temps de formation Les produits obtenus dans ces étapes ont des caractéristiques différentes L'étape 1 est caractérisée par la production de cendres volantes de quartzite ayant une masse volumique d'environ 2,5 à 2,7 g par cm 3 et plus particulièrement d'environ 2,6 à environ 2,65 Cette étape est caractérisée par une haute activité pouzzolanique lors- que les cendres volantes -seules sont testées selon la mé- thode ASTM C 109. L'étape 2 produit de la gehlenite et de laker- manite qui sont couramment désignées par le terme "melili- tes" La deuxième étape est caractérisée par des cendres volantes ayant une masse volumique comprise entre environ 2,8 et environ 2,9, et plus particulièrement entre environ 2,8 à environ 2,85 g/cm 3 Les produits de cette étape ont une haute réactivité pouzzolanique en présence de ciment Portland et produisent une forte résistance initiale lors- qu'ils sont testés selon la méthode ASTM C 109. Ainsi, il est surprenant de constater que la pré- sente invention produit des cendres volantes à réaction hydraulique qui peuvent être incorporées dans le ciment Portland sans nuire à la résistance élevée initiale. L'étape 3 produit des silicates de calcium et des aluminates de calcium ou C 4 A 3 S du type contenu dans le ci- ment Portland Cette étape peut être détectée par les cen- dres volantes ayant une masse volumique supérieure à 2,85 g/cm 3 et la matière hydraulique seule ou en présence de ci- ment Portland. Plus particulièrement, il semble que la cinétique des réactions physiques et chimiques impliquées dans la présente invention soit favorablement affectée par deux critères: 1 Les corps réactionnels sont physiquement sépa- rés, bien qu'à proximité étroite les uns des autres dans le courant de gaz, jusqu'à ce que le charbon commence à brûler Les cendres fondent rapidement à mesure que la tem- pérature de la flamme monte, en produisant des gouttelettes de cendres fondues Ces gouttelettes sont imprégnées par les particules de Ca O et Ca CO 3 produites par décrépitation ex- plosive et calcination du calcaire dans la flamme Ceci pro- duit de nombreux sites interfaciaux potentiels solide/liqui- de pour que s'effectuent des réactions chimiques. 2 Selon la température de la flamme et la courbe température-temps, il se forme tout d'abord des mélanges physiques de Si O 2 actif et de Ca Q brûlé tendre, aboutissant a la production de composés du type mellilite laux sites d'interaction par exposition plus longue et enfin, selon la teneur en oxyde de soufre du courant de gaz à la production des composés de type CAA 3 S (S = SO 3) en même temps que des alumino-ferrites de chaux. Le procédé de l'Etape 1 peut être caractérisé par: A La production d'une quartzite par traitement thermique des cendres et de tous additifs siliceux. B Calcination du calcaire pour produire une chaux vive très réactive, brûlée et tendre (Ca O 0. C Lorsqu'on dispose d'une atmosphère oxydante, une combinaison de tous oxydes de soufre présents avec Ca Q pour produire des sulfates de calcium. D Production d'aluminates de chaux et des solu- tions solides de la série des alumino-ferrites de chaux, selon les quantités d'alumine et d'oxydes de fer présents dans les cendres et additifs Ces composés semblent être des verres. Le procédé de l'Etape 2 peut être caractérisé par: A La production de gouttelettes fondues de cen- dres volantes. B La décrépitation explosive du calcaire due au gradient de température très sévère dans la flamme, la pro- duction de Ca O à partir de la calcination du calcaire. C L'imprégnation des gouttelettes de cendres fondues par des fragments de chaux et de calcaire en produi- sant de nombreux sites chimiques interfaciaux potentiels solide/liquide. D La production de gehlenite (C 2 SA) et d'akerma- nite (C 2 M 52) va partir de toute magnésie (M = Mg O) présente dans le calcairel et de solutions solides de ces composés appelés melilites Ces solutions solides sont des verres. E La production de verres alumino-ferrite de chaux de la série C 4 AF-C 6 A 2 F. Le procédé de I'Etape 3 peut être caractérisé par: A Tous les stades indiqués pour les Etapes 1 et 2. B Suivis par unedécomposition progressive de la série des Melilites à mesure que la température s'élève et leur remplacement par C 2 S, C 3 S ou C 4 A 3 selon la quantité d'oxydes de soufre présents dans le courant de gaz. C La décomposition de sulfate de calcium formé de façon intermédiaire favorisant la production de C 4 A 35. Les exemples suivants sont présentés à titre il- lustratif mais non limitatif de la présente invention. EXEMPLE 1 L'efficacité du procédé de la présente invention est mise en évidence par une comparaison de la réduction de SO 2 obtenue par le procédé de l'invention avec la réduction de SO 2 obtenue dans des essais réalisés dans une chaudière du commerce alimentée par du charbon. Dans ces essais, on injecte de la chaux broyée séparément dans une chaudière d'essai Toute la chaux utili- sée est broyée en sorte qu'elle traverse en totalité un ta- mis à mailles de 0,074 mm (N 200 Norme U S A) Les fours sont mis en fonctionnement à 982 C et l'on fait varier l'emplacement des orifices d'injection de la chaux On ob- tient une réduction maximale de SQ 2 de 16 % à un rapport stoechiométrique de 1,2 ( 1,05 kg de Ca O par kg de 502. Les résultats de cet essai sont enregistrés au Tableau VI. TABLEAU VI Essai en chaudière du commerce, 2 Mars 1979 Rapport-stoechiométrique Réduction d'alimentation de la kg de Ca O/ de 502 Injection chaux à 52 O kg de 502 ( %) points * 0,6 0,53 O I 0,9 0,79 10,7 I 1; 2 1,05 9,1 I 1,2 1,05 16,9 II 1,2 1,05 6,1 II 0,9 0,79 7,9 II * Les Configurations I, II et III sont trois agencements différents d'orifices d'injection à l'intérieur d'une sec- tion généralement carrée de la chaudière Dans la Configu- ration I, deux des orifices d'injection de la chaux sont situés sur la paroi avant à distance de l'angle et deux orifices latéraux sont places en sorte qu'il s'en trouve un sur chacune des parois latérales Dans la Configuration II, les deux orifices de la paroi avant sont situés à l'an- gle dans lequel la paroi avant et les parois latérales se rencontrent, deux orifices latéraux étant prévus comme dans la Configuration I Dans la Configuration III, les quatre orifices sont situés par deux sur chaque paroi latérale à proximité l'un de l'autre. D'autres essais conduits dans la chaudière du com- merce ont testé divers procédés d'addition de chaux et d'in- jection de calcaire pour réduire les émissions de SO 2 L'es- sai suivant n'a pas donné de réduction mesurable de SO: le calcaire a été mélangé avec du lignite à 121 149 C dans le coude du brleur réservé au combustible et injecté dans la zone de combustion Les températures du four étaient de 982 à 1260 C avec un excès d'air d'environ 20 % Deux essais ont été conduits, l'un pendant 1,5 heure et l'autre pendant 6 heures, aucun d'eux n'ayant produit de réduction mesurable des taux de 502. D'autres essais ont été conduits au Department of Energy's Lignite Research Facility, de Grand Forks, North Dakota avec la matière contenant Ca O injectée directement dans la chaudière comme montré sur le Tableau VII Ces essais ont montré que l'efficacité est indépendante du fait que le calcaire a une granulométrie de 0,149 mm ou de 0,074 nmn La plage optimale de température s'est révélé être comprise entre 982 et 1316 C. Type de Ca O du Texas Texas Texas Texas du Texas du Canada Texas Texas du Canada Texas Texas Texas Rapport stoe- chiométrique Chaux/SO 2 1,0 1,0 0,5 2,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 * 2,0 * 1,0 Tableau VII D O E GRAND FQRKS, N D. kg de Ca O 2 Réduction par kg de de 502 SO ( %de)O 502 % 0,875 24 0,875 18 0,44 20 1,75 35 0,875 25 0,875 32 0,875 30 0,875 28 0,875 36 0,875 31 0,875 30 0,875 24 1,75 37 0,875 15 Granulomé- trie de la chaux (mm) ,149 Tempéra- ture ( C) Environ 13 i 6 Environ 1316 Environ 1316 En Viron 1316 * Le rapport stoechiométrique augmente de 1 à 2,0. Calcaire Dolomite Chaux du Chaux du Chaux du Calcaire Calcaire Dolomite Chaux du Chaux du Calcaire Chaux du Chaux du Chaux du ro Le procédé de la présente invention est testé en mélangeant du calcaire de granulométrie inférieure à 0,074 mm, c'est-à-dire dont une proportion de 70 % traverse un tamis à mailles de 0,074 mm Le charbon et le calcaire sont mélangés et injectés dans le brûleur par un orifice commun. La température du four est d'environ 1343 à 1371 C La quantité d'oxygène en excès dans le four est d'environ 5 %. Les réductions des émissions de SO 2 obtenues avec le procé- dé de la présente invention sont rassemblés dans le Tableau VIII. TABLEAU VIII ESSAIS DU PROCEDE DE LA PRESENTE INVENTION Rapport kg de Réduction stoechiométrique Ca O/kg de 502 Ca O/SO 2 de SO 2 ( %) 1,02 0,86 0,61 1,21 0,90 1,12 1,39 0,99 1,81 1,81 1,42 2,51 2,03 2, 33 3,27 2,01 3,00 3,00 0,90 0,75 0,53 1,06 0,79 0,98 1,22 0,87 1,58 1,58 1,24 2, 20 1,78 2,04 2,86 1,76 2,63 2,63 43,5 EXEMPLE 2 Cet exemple illustre la différence entre les pro- duits de l'Etape 1 et ceux de l'Etape 2 La résistance d'une composition témoin de ciment Portland est comparée-A celle d'un mélange de cendres volantes et de ciment Sur le Ta- bleau IX, le mélange de cendres volantes et de ciment est constitué par 40 % de cendres volantes et 60 % de ciment. Sur le Tableau X, le mélange de cendres volantes réactives et de-ciment est de 25 % de cendres volantes et 75 % de ci- ment Le Tableau IX récapitule le rapport de résistance du témoin au produit à 40 % de cendres volantes en fonction du pourcentage total de silicates dans le ciment sur une base calculée On remarque que la résistance initiale des pro- duits de l'Etape 1 est fortement affectée par le pourcenta- ge de silicates présents, tandis que les résistances compa- ratives des produits de l'Etape 2 sont relativement indépen- dantes de la concentration en silicates aux jours 3 et 7 et présentent une plage optimale à environ 55 % à environ 62 % de silicates Le Tableau X met en évidence des phénomènes analogues. Les résultats présentés par les Tableaux IX ou X permettent également une comparaison des résistances en fonction des concentrations en alumine et silicate Une com- paraison des rapports de résistance en fonction du pourcen- tage d'alumine et de silicate montre que le produit de l'E- tape 1 dépend beaucoup des pourcentages particuliers d'alu- mine et des silicates présents Au contraire, le produit de l'Etape 2 est relativement indépendant du pourcentage d'alu- mine ou de silicates en produisant ainsi un ciment plus con- sistant et ayant une plus large gamme de possibilités de contrôle de qualité Tous les tests portant sur la résis- tance sont mesurés selon la méthode ASTM C-109. Les compositions de cendres volantes des Tableaux IX et X sont produites par broyage entre eux de charbon et d'additifs tels que du calcaire jusqu'à une dimension infé- rieure à 0,149 mm et la quasi-totalité du mélange est broyé à moins de 0, 044 mm (tamis 325 U S A) Le mélange broyé de charbon et d'additifs est ensuite insufflé dans la chau- dière dans un courant d'air avec un volume d'air en excès. Les cendres volantes du Tableau IX sont produites dans un petit réacteur thermique fonctionnant à environ 1316 C avec un temps de séjour d'environ une seconde. Les cendres volantes du Tableau X sont produites dans-une chaudière du commerce d'une capacité de vapeur d'eau de 22,7 kg/heure en utilisant l'excès d'oxygène d'en- viron 5 % Le mélange broyé de combustible et d'additif est introduit dans le foyer de la chaudière par des orifices si- tués sur la paroi avant. La température de la zone de combustion est com- prise entre environ 1260 C et environ 13990 C sur le devant du four et entre environ 10660 C et 12600 C à l'arrière du four Le temps de séjour dans le four est d'environ 2,4 se- condes. Le Tableau XI donne une analyse détaillée du té- moin et des compositions de cendres volantes utilisées pour formuler le mélange testé Par exemple, l'analyse figurant sous les échantillons numérotés est une analyse des cendres volantes utilisées et non le mélange de cendres volantes et de ciment. Le Tableau XII présente les rapports de résistance obtenus avec un mélange de 34 % de cendres volantes et 66 % de ciment dans lequel les cendres volantes ne sont pas pro- duites selon la présente invention La composition des cen- dres volantes est la même pour chaque mélange Une comparai- son des Tableaux IX et X et XI illustre les grandes résis- tances initiales du mélange de ciment obtenu avec la compo- sition de cendres volantes de la présente invention, compa- rativement aux mélanges de cendres volantes et de ciment classiques. TABLEAU IX RESISTANCES INITIALES DE MELANGES CENDRES VOLANTES-CIMENT DE PRODUITS AUX STADES I & II A 12034 Témoin 1 ,4 87,1 3471 6019 2,6 2,58 99 108 24,5 27,47 33,07 38,41 41,04 50,05 1,12 0,86 1,16 0,85 1,22 0,98 ,60 46,00 8,93 13,60 9 F 1, 1 2,68 21,17 28,17 ,42 0,78 0,76 1,02 36,78 14,21 93,2 2,64 19,16 ,29 41,82 0,90 0,90 1,19 44,02 ,84 4 5 92 93,2 3886 4232 2,85 2,84 134 21,96 23,71 29,75 31,15 49,0 43,75 0,97 0,99 0,94 0,91 1,07 0,98 42,87 66,44 12,60 8,92 ,2 2,86 24,24 ,1 ,42 1,02 0,95 0,99 83,69 4,63 1 Cette ligne est le % de cendres volantes réactives (excepté le 2,8 ,02 31,5 ,6 1,05 0,99 1,25 54, 93 12,61 témoin) 96,1 2,84 ,72 32,9 51,45 1,04 0,96 1,26 97-,; 9 ,55 31,67 51,8 0,78 ,90 traversant un *tamis à mailles de 0,044 mm. 2 Masse volumique en g/cm 3 t Résistance au nombre de jours indiqué en MN/m 2 ** Les rapports 3 J, 7 J et 28 J représentent le rapport de résistance de la composition d'essai au témoins à 3 jours, 7 jours et 28 jours. 3 Les silicates totaux indiquent les silicates totaux calculés. 4 % en poids de A 1203 calculé. Do Ln 1 % o C 4 -.4 TABLEAU X RESULTATS DE RESISTANCE INITIALE DE CENDRES REACTIVES Poids sp 2 - Rés à 3 jours * 22,28 Rés 7 jours 28,35 Rés 28 jours 40,19 Rapport 3 JX* 0,79 Rapport 7 J* 0,84 Rapport 28 J 0,78 Silicates totaux 3 37,62 Total A 12034 10,49 1 Cette ligne est l 2 Masse volunique en 88,8 2,66 ,4 2,57 ,3 2,68 ,6 2,68 17,67 16,13 19,65 18,67 23,74 22,1 16,91 23,85 31,27 0,72 0,78 31,79 0,88 0,60 ,23 0,84 0,84 33,54 0,86 0,83 0,79 0,88 0,83 0,87 28,16 14,46 32,71 11,93 38,799 ,80 26,18 18,91 91,6 2,57 89-,6 2,56 ,9 2,62 2,62 ,8 2,77 ,1 2,76 ,7 2,72 91,0 2,77 19,07 15,51 15,22 18,84 18,95 20,41 20,0 23,57 19,25 20,07 25,95 26,07 26,6 25,67 34,88 0,70 0,68 o 0,68 0,71 O O ,06 21,02 ,62 ,16 0,85 0,92 ,49 0,85 0,92 36,45 0,92 0,94 36,98 0,90 0,91 37,33 0,93 0,97 0,88 0,91 0,92 0,93 1,05 46,41 ,45 42,46 11,32 37,87 13,05 42,61 12,63 26,02 17,60 ,8 2,8 ,2 2,94 23- 91,2 2,82 ,7 2,72 ,65 19,89 16,53 19,42 27,53 26,77 27,07 25,43 42,23 0,89 0,94 37,45 0,74 0,95 37,1 0,87 0,90 0,93 0,92 0,90 31,79 16,92 % de cendres volantes réactives (excepté le téDmoin) traversant un tamis à mailles de g/ancm 3, 37,79 12,76 0,044 ,17 w N 33, 52 13,06 n M, x Résistance au nonbre de jours indiqué en MN/m 2, XX Rapports à 3 J, 7 J et 28 J représentent le rapport de résistanoe de lacomposition d'essai au témoin à 3 jours, 7 jours et 28 'jours, 3 Silicates totaux indique les silicates totaux calculés, 4 % en poids de A 203 calculé. % enpisd 123 clui N o Ln e TABLEAU XI ANALYSE COMPLETE DES CENDRES VOLANTES UTILISEES DANS LES EXEMPLES DES TABLEAUX IX ET X Ciment témoin du Tableau IX 1 21,2 20,64 4,8 8 3,1 2,96 ,3 52,33 0,8 1,25 2,9 3,71 O 0,22 0,44 0,49 0,8 9,13 18,06 11,9 6,47 44,08 1,21 4,08 1,34 0,36 7,6 31,28 13,7 4,47 28,36 1,95 , 78 0,33 0,55 3,43 37,5 14,9 ,39 ,38 2,4 2,8 0,29 0,4 2,17 17,76 12,4 7,6 47,54 1,14 9,86 1,7 0,41 3,22 99,34 98,73 95,10 99,85 96,23 0,63 97,34 97,14 96,13 Exemple Sio 2 A 1203 FE 203 Ca O Mg O so 3 Na 20 O K 20 L.O I. TOTAL 17,48 8,45 2,67 ,27 1,31 3,81 0,34 0,38 2,63 9,92 4,2 1,17 73,34 0, 79 0,95 0,16 0,28 6,33 29,46 4,11 44,01 1,86 2,97 0,24 0,48 24,8 ,35 3,53 51,21 1,53 2,91 0,23 0,42 w 0,86 ,84 DO r%) LM w.J Lo CDO O 4, Cinr Int tgmiin du Tableau Exempe X i 23 Fe PO Ca O Mgo SQ 3 Na 2 O KO L.0 1. TOAL 21,2 4,8 3,1 ,3 0,8 2,9 o 0,44 l E E d E c c il 1,06 25,94 1,75 13,33 ,55 15,65 1.,85 27,52 l, 15 2 i, 29 6,18 >,28 0,33 >,47 1,25 24,46 ,64 17,25 28,31 0,82 6,02 0,33 1,32 31,04 ,28 34,49 1,38 ,6 0,27 0, 64 34,74 17,85 11,1 23,34 1,37 4,85 0,3 0,83 31,04 19,04 12,15 18,32 6,70 2,21 0,32 0,81 26,9 14,05 13,85 29,52 2,75 4,55 0,24 0,8 1.8,8 9,47 9,85 42,3 2,95 6,47 0,25 0,5 18,22 ,37 ,05 41,3 7,96 0,22 0,5 24,94 11,72 11,6 32,48 2,45 ,73 0,26 0,64 11,62 36,88 2,45 ,3 0,26 0,5 24,84 16,5 11,1 ,68 2,2 7,17 0,33 0,91 23,76 16,32 8,55 36,84 2,5 17,45 0,36 0,69 0,8 14,20 7 10,23 2,45 5,29 7,9 6,38 8,34 8,64 9,9 6,48 5,88 3,3 3,51 99,34 97,60 99,20 99,38 99,15 99,67 98,49 99,04 98,93 100,26 99,72 98,49 99,61 99,77 98,91 19,84 12,17 ,45 39,95 2,'75 9,11 l 0,27 0,86 'A Lii LN i ca Composition selon l'invention Sio 2 A 1203 Fe 203 F 2 3 Ca O Mg O SO 3 s 3 P 205 Ti O 2 Ci O 2 Mn O 2 K 20 TABLEAU XII ESSAIS DE RESISTANCE POUR DES MELANGES A 34 % DE CENDRES VOLANTES ET 66 % DE CIMENT AVEC DES CENDRES VOLANTES CLASSIQUES Résistance Ciment témoin ,5 ,2 2,7 64,9 1,0 3,0 0,08 0,23 O,01 0,06 0,57 Cendres volantes 39,3 21,0 ,01 21,98 3,44 1,10 selon l'invention 3 jours 7 jours 28 jours Rapport 3 J Rapport 7 J Rapport 28 J Témoin A 0,68 0,76 0,92 B 0,98 0,91 1,05 C 0,70 0,76 0,90 D 1,02 1,05 1,09 en 1,62 0,01 0,02 0,57 TOTAL ri ut ro o c 14 Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et qu'elle est susceptible de di- verses variantes sans sortir de son cadre tel que défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1 Procédé de réaction thermique d'une ou plu- sieurs matières inorganiques à une température prédétermi- née de réaction, caractérisé en ce qu'il consiste: (a) a maintenir une flamme dans une zone de com- bustion à ladite température de réaction pré- déterminée en faisant passer des quantités efficaces de combustion d'un courant de flui- de comprenant un combustible hydrocarboné et de l'oxygène dans ladite flamme; (b) à broyer finement lesdites matières inorgani- ques jusqu'à un diamètre particulaire prédé- terminé suffisant pour qu'elles puissent être transportées par le courant de gaz; et (c) à mettre en suspension lesdites particules fi- nement divisées desdits composés inorganiques en contact intime avec ledit combustible hy- drocarboné et l'oxygène dans ledit courant de fluide, et à faire passer ledit courant de fluide à l'intérieur de la flamme pour réali- ser ainsi la réaction thermique de la matière inorganique particulaire. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière inorganique est choisie entre des matières calcaires, des matières siliceuses, des matières alumineuses, des matières ferrugineuses et des matières ar- gileuses, et leurs mélanges. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit combustible hydrocarboné est choisi dans le groupe comprenant le charbon et le coke finement broyés, le fuel-oil et les hydrocarbures gazeux. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière inorganique particulaire et le charbon finement broyé ont une dimension particulaire inférieure à 0,149 mm. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite réaction thermique forme une matière à ré- action pouzzolanique. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite matière a réaction pouzzolanique comprend du quartzite. 7 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite matière à réaction hydraulique comprend des mellilites et autres verres contenant C, A et S. 8 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite réaction thermique forme une composition cimentaire. 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite composition cimentaire comprend un silica- te de calcium Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit charbon contient du soufre et ladite compo- sition cimentaire comprend un alumino-sulfate de calcium. 11 Procédé de fabrication de matières à réaction hydraulique choisies parmi des matières pouzzolaniques et cimentaires et leurs mélanges dans une flamme d'une zone de combustion maintenue à une température choisie prédéterminée par des quantités efficaces de charbon finement broyé et d'un gaz contenant de l'oxygène, caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à mélanger intimement ledit charbon finement broyé avec des matières réactionnelles inorga- niques finement broyées choisies entre des ma- tières calcaires, argileuses, siliceuses, alu- mineuses et ferrugineuses, et leurs mélanges, en des quantités prédéterminées; (b) à mettre en suspension ledit mélange intime dans un courant de gaz contenant de l'oxygène; (c) à faire passer ledit courant de gaz contenant ledit mélange intime à l'intérieur de ladite flamme et à brûler ledit charbon pour maintenir la température prédéterminée et pour faire ré- agir thermiquement lesdites matières réaction- nelles inorganiques finement broyées pour for- mer les matières réactives sous forme particu- laires dans les gaz formés par ladite combus- tion; et (d) à évacuer lesdits gaz formés par la combustion et les matières réactives particulaires de la zone de combustion, à refroidir ces matières à une vitesse prédéterminée et à recueillir ladite matière réactive particulaire. 12 Procédé selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que le charbon ou le coke finement divisé et les matières réactionnelles inorganiques finement broyées ont une majorité de particules d'une dimension inférieure à 0,149 mm. 13 Procédé selon la revendication 12, caractéri- sé en ce-que les matières réactionnelles inorganiques ont une portion dominante de particules d'une dimension infé- rieure à 0,074 mm. 14 Procédé selon la revendication 13, caractéri- sé en ce que ladite température prédéterminée de la flamme est d'au moins environ 1093 C. 15 Procédé selon la revendication 14, caractéri- sé en ce que ladite température prédéterminée se situe entre environ 1093 et environ 1649 C. 16 Procédé selon la revendication 15, caractéri- sé en ce que ladite température prédéterminée se situe entre environ 1316 et environ 1538 C. 17 Procédé selon la revendication 14, caractéri- sé en ce que ladite matière réactive est une matière pouzzo- lanique et lesdites matières réactionnelles inorganiques sont présentes en quantités prédéterminées dans le mélange intime pour modifier l'analyse chimique des oxydes des cen- dres de charbon lorsque le charbon est brlé en des cendres de charbon, en sorte que l'analyse chimique des cendres de charbon est modifiée en formant ladite matière pouzzolani- que. 18 Procédé selon la revendication 14, caractéri- sé en ce que ladite matière réactive est une matière cimen- taire et lesdites matières réactionnelles inorganiques sont présentes en quantités prédéterminées dans ledit mélange intime afin de modifier l'analyse chimique des oxydes des cendres de charbon lorsque le charbon brûle en donnant des cendres de charbon, en sorte que l'analyse chimique des cendres de charbon est modifiée en donnant ladite-matière cimentaire. 19 Procédé selon la revendication 17, caractéri- sé en ce que ledit charbon contient du soufre et il consis- te en outre a introduire une quantité suffisante de métal alcalinoterreux sous la-forme de la matière réactionnelle inorganique pour réagir avec les oxydes de soufre formés par combustion du charbon. Procédé selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que la matière réactive est une matière-cimentaire et les matières réactionnelles inorganiques en mélange in- time avec le charbon sont présentes en proportions nécessai- res pour modifier l'analyse chimique des oxydes des cendres de charbon lorsque celui-ci est brûlé pour donner des cen- dres de charbon en sorte que l'analyse-chimique dudit char- bon est modifiée eh donnant ladite matière cimentaire. 21 Procédé selon la revendication 20,, caractéri- sé en ce que ledit charbon contient du soufre et des quanti- tés suffisantes de métal alcalino-terreux sont présentes dans la matière réactionnelle inorganique pour réagir avec les oxydes de soufre formés par la combustion du charbon. 22 Procédé de réduction des impuretés contenant du soufre des gaz d'émission provenant d'un four de combus- tion de charbon de manière à maintenir une flamme dans le four par combustion d'un courant continu de charbon finement broyé en suspension dans un gaz contenant de l'oxygène, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à mélanger intimement avec le charbon finement broyé un mélange prédéterminé d'une matière réactionnelle choisie entre des matières calcaires, alumi- neuses, siliceuses et ferrugineuses en quantité suffisante pour réagir avec les impuretés contenant du soufre et des cendres formées par la combustion en formant un produit ré- actionnel solide et à mettre en suspension ledit mélange in- time dans le courant de gaz contenant de l'oxygène qui tra- verse la flamme. 23 Procédé selon la revendication 22, caractéri- sé en ce que la matière calcaire finement broyée comprend du carbonate de calcium et la combustion dudit charbon fi- nement broyé dans la flamme en présence du carbonate de calcium finement broyé aboutit à la formation d'oxyde de soufre et à une décrépitation thermique du carbonate de cal- cium en un produit réactionnel qui réagit avec les oxydes de soufre en formant le produit réactionne I solide qui est évacué du four puis recueilli. 24 Procédé selon la revendication 22, caractéri- sé en ce que la combustion du charbon finement broyé dans la flamme en présence de la matière réactionnelle finement broyée forme un composé de soufre thermiquement stable de la série des alumino-sulfates de chaux. 25 Procédé selon la revendication 22, caractéri- sé en ce que le mélange intime a une majeure partie de par- ticules inférieures à 0,149 mm. 26 Procédé selon la revendication 22, caractéri- sé en ce que le mélange intime est formé par broyage entre eux du charbon et des matières calcaires. 27 Appareil destiné a-la fabrication d'une matiè- re réactive choisie entre des matières cimentaires, pouzzo- laniques, et leurs mélanges, caractérisé en ce qu'il com- prend: (a) un four comportant une tuyère destinée a in- troduire une matière particulaire dans un gaz contenant de l'oxygène dans une flamme, et un moyen pour introduire dans la tuyère un cou- rant de gaz contenant de l'oxygène et conte- nant, en suspension, un mélange intime de charbon finement broyé et d'une matière réac- tionnelle inorganique choisie entré des matiè- res calcaires, alumineuses, argileuses, fer- rugineuses, siliceuses, et leurs mélanges; (b) un moyen destiné à évacuer les gaz dégagés contenant la matière réactive particulaire en suspension formée provenant du four; et (c) un moyen destiné à recueillir lesdites matiè- res particulaires réactives. 28 Appareil selon la revendication 27, caractéri- sé en ce que le moyen destiné a produire et introduire ledit mélange intime-comprend un broyeur destiné à broyer le mé- lange de charbon et de matière réactionnelle inorganique et une soufflante destinée à insuffler le mélange broyé final dans un courant d'air dans la tuyère. 29 Appareil destiné à la fabrication d'une matiè- re réactive choisie entre des matières pouzzolaniques', des matières cimentaires et leurs mélanges, caractérisé en ce qu'il comprend: (a) un broyeur destiné à broyer le charbon et une matière réactionnelle inorganique choisie dans le groupe comprenant les matières calcaires, alumineuses, argileuses, ferrugineuses, sili- ceuses et leurs mélanges; (b) une soufflante ( 24) destinée à entraîner le charbon finement broyé et la matière réaction- nelle inorganique du broyeur dans le courant de gaz contenant del'oxygène; (c) un four contenant une tuyère destinée à émet- tre la matière particulaire dans un gaz conte- nant de l'oxygène provenant de la soufflante dans une flamme; (d) un moyen pour évacuer les gaz dégagés conte- nant la matière particulaire réactive en sus- pension formée provenant du four; (e) un séparateur destiné à séparer la matière réactive particulaire en suspension du moyen d'évacuation des gaz dégagés dans une fraction grossière et fine de dimension particulaire prédéterminée; (f) un moyen pour évacuer la fraction grossière du séparateur; (g) un moyen pour évacuer la fraction fine du sépa- rateur; et (h) un moyen destiné à recueillir la fraction fine de matières réactives. Appareil selon la revendication 29, caractéri- sé en ce qu'il comprend un moyen destiné à recycler tout ou partie de la fraction grossière de matière-réactive du sé- parateur vers le broyeur. 31 Appareil selon la revendication 29, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un moyen destiné à recycler tout ou partie de la fraction fine du moyen collecteur vers le séparateur. 32 Appareil selon la revendication 30, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen destiné à recycler tout ou partie de la fraction grossière du moyen collecteur vers le séparateur -