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Procédé et appareil pour la fabrication de ciment ou pour gril- ler, fritter ou traiter de façon analogue des minerais, dans des fours tubulaires rotatifs.
Dans les fours tubulaires rotatifs, on a toujours, jus- qu'à présent, chargé la matière à cuire uniquement à l'état meuble, c'est-à-dire assez finement divisée, Le frittage de poudres brutes de ciment, seules ou broyées ou mélangées avec du combustible, sous la forme de briquettes, c'est-à-dire en morceaux ou sous une forme comprimée, s'effectuait jusqu'à présent uniquement dans des fours à cuve. Lorsque pour effec- tuer cette même opération de frittage au four tubulaire rota- tif, on a toujours employé le mélange brut de ciment unique- ment sous forme de poudre ou de boue.
On obtenait ainsi un
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rendement et un débit supérieurs dans une certaine mesure à ceux du four à cuve; en ce sens que le four tubulaire rotatif permet un rendement relativement plus considérable avec une plus grande uniformité dans la cuisson. Les avantages techni- ques rendus possibles par le four tubulaire rotatif ne semblent pas encore-avoir été complètement, épuisés arec le mode opéra- toire suiri jusque présenta
Ce qui est important dans cette question, c'est que l'ac- tion de la chaleur des flammes ou des gaz de fumée sur la matière à cuire ne se produit qu'à la surface de la couche de matière circulant dans le four tubulaire, ou bien que cette couche-n'est soumise à l'action de la chaleur que par l'inter- médiaire du revêtement du four à chaque,contact avec celui-ci.
Pour cette¯raison on a dans ces derniers temps donné aux fours tubulaires rotatifs des dimensions toujours croissantes et on a maintenu en outre dans ces fours une température supérieure à celle prescrite pour la cuisson proprement dite. Il en ré- sulte que la cendre s'accumulant localement fonc et provoque ensuite, par la formation d'encroûtements de matière (forma- tion d'anneaux), des dérangements dans le fonctionnement du four. En outre, avec le mode actuel de fonctionnement, le re- vêtement du four est le plus souvent fortement mis à contribu- tion.
La présente invention part de cette constatation que le four tubulaire rotatif ne répond entièrement à ce qu'on peut attendre de celui que si l'on veille à ce que:
1) l'action de la chaleur sur la matière à cuire s'exerce de tous côtés et ne se propage plus, comme jusqu'à présent, des surfaces extérieures de la couche de matière vers l'inté- rieur de celle-ci.
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2) la section transversale libre du four tubulaire rota- tif soit utilisée aussi complètement que possible et plus fortement que jusqu'à présent, et
3) l'action de la chaleur du combustible sur la matière à cuire et sur le revêtement du four soit telle que ce revê- tement soit préservé autant que possible et que la matière, au contraire, n'ait plus l'occasion de former des encroûtements (anneaux).
Les études pratiques qui ont suivi cette constatation ont conduit a modifier le fonctionnement du four tubulaire rotatif de telle manière que, tout en conservant le mode de chauffage actuel de celui-ci, on ne charge plus la matière à cuire, comme actuellement, sous la forme d'une poudre mouillée ou d'une boue, mais bien sous une forme qui n'a été employée jusqu'à présent que pour les fours à cuve, c'est-à-dire sous forme de morceaux obtenus par compression de ,la matière broyée ou mé- langée avec une quantité déterminée de combustible.
N'en seulement le procédé mentionné ci-dessus convient tout particulièrement pour la fabrication de ciments a partir de poudres brutes broyées ou mélangées avec du combustible, mais sa caractéristique essentielle, qui est le chargement de la matière à cuire sous la forme de morceaux dans le four tu- bulaire rotatif, présente d'une manière générale des avantages notables, qui sont indépendants du mode de chauffage du four, pour la fabrication du ciment, même sans adjonction de com- bustible aux poudres brutes, et pour les genres les plus di- .vers de traitements thermiques de matières en grains ou pul- vérulentes, par exemple pour le grillage, la cuisson, l'agglo- mération, le frittage, etc., de minerais ou de mélanges.
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ctest ainsi par exemple que le soufre.existant dans les minerais sulfureux brûle plus complètement, lors du grillage, dans des briquettes de rainerai chargées dans le four tubulai- re rotatif que lorsque la matière est chargée sous la forme divisée et meuble. Par suite des intervalles restant entre les briquettes,les gaz de combustion chauds à action oxydante baignent celles-ci pratiquement de toutes parts et pénètrent également, par les cavités prenant naissance par suite de la combustion du soufre, jusqu'à l'intérieur des briquettes où ils exercent leur action.
Dans le cas où la matière est char- gée en grains ou pulvérulente sous une forme divisée, la com- bustion est amortie ou entravée par étranglement ou obstruc- tion du passage de l'air dans les couches inférieures, par suite de l'écrasement excessif de la matière lors de la rota- tion du four. La matière à cuire, en forme de poudre ou de grains, est transformée en blocs moules avec ou sans addition de liants par exemple au moyen d'une presse et on en fait de préférence des boudins, et ces blocs moulés ou boudins sont introduits dans le four tubulaire rotatif par l'extrémité d'entrée. Le moulage de la matière sous forme de boudins et l'introduction immédiate, dans le four, des boudins sortant de la presse sont particulièrement avantageux.
On se sert à cet effet de conduites appropriées qui se terminent à l'inté- rieur de l'extrémité d'entrée du four et dans lesquelles les blocs moulés ou boudins sont poussés vers l'avant; après avoir quitté les conduites qui les guident -et avoir atteint une certaine longueur sans être supportés, les boudins se cassent d'eux-mêmes ou bien peuvent être sectionnés. Les Blocs, moulés se placent alors sous des dimensions à peu près égales et parallèlement les uns aux autres dans le four.
Si on le dési- re ou lorsque c'est nécessaire, cette introduction du ou des boudins peut se faire pratiquement à l'abri de l'accès d'au- res fluides, du fait qu'à l'extrémité d'entrée du four on
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ne prévoit pour l'introduction de la matière que des ouvertu- res qui sont pratiquement fermées par le boudin qui y passe.
Il est à recommander d'augmenter la section transversale du four à l'entrée de façon a y former un élargissement annu- laire dans lequel la matière chargée sous orme de morceaux est retenue, accumulée et soumise à l'action des gaz de chauf- fage pendant un temps relativement plus long que dans les par- ties suivantes du four. Les gaz de chauffage du foyer qui s'é- chappent par l'extrémité d'entrée du four peuvent ainsi ré- chauffer plus complètement la matière ou bien lorsqu'on emploie une matière moulue ou mélangée avec du combustible, les gaz assurant de façon plus certaine l'allumage de ce combustible.
Au lieu d'un élargissement annulaire formant une poche de 'combustion.:!, on peut prévoir aussi dans le même but, à l'ex- trémité d'entrée du four, des renflements séparés de la paroi du four.
Le dessin représente schématiquement un exemple de réali- sation d'un four établi conformément a la présente invention, ainsi que d'un /dispositif de chargement de la matière sous forme de boudin, en élévation sur la fig. 1 et en vue de dessus sur la fig. 2, tandis que les figs. 3 et 4 montrent les schémas de remplissage du four dans le cas du chargement, usuel actuel- lement, de matière meuble (fig. 3) et dans le cas du chargement suivant la présente invention, de la matière en morceaux ou: com- primée en boudin.
La matière à cuire, par exemple un mélange brut de ciment avec ou-sans addition de combustible, se trouve dans le réser- voir 1 et cette matière est amenée à une presse 3 au moyen d'une vis sans fin 2, éventuellement ,avec adjonction d'un liant ou d'une matière servant à humidifier. Cette presse débite les blocs moulés ou bien le boudin produit dans une conduite ou un @
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tuyau souple 4 par lequel les blocs ou le boudin sont intro- duits dans l'extrémité d'entrée du four tubulaire rotatif.
Cette extrémité d'entrée est élargie en 5 par rapport à la section libre de la partie adjacente du four, pour former une poche de combustion permettant d'obtenir les avantages men- tionnés plus haut. Cette partie élargie est raccordée aux parties voisines du four par des manchons coniques 6,7.
Le reste de la disposition du four tubulaire rotatif, avec la zone de calcination, la zone de frittage, la sortie
10, la soufflerie 11.est bien connu.
Tandis qu'en, cas de chargement de la matière à l'état meuble, on peut.obtenir, pour les raisons déjà mentionnées, un degré de remplissage du four à peu près suivant la fig.3, il est possible, dans le cas du chargement en morceaux, en particulier au moyen de blocs moulés, à cause des vides exis- tant entre les blocs dlune semblable charge et du meilleur contact rendu ainsi possible à peu prés de toutes parts entre les blocs moulés et l'air ou les gaz de foyer, ainsi qu'à cause de la meilleure conductibilité calorifique dans les dif- férents morceaux de la charge par suite de la structure plus dense due a la compression, -de pousser beaucoup plus loin le remplissage du four, à peu près suivant la fig.4,
de sorte que pour un même volume du four on peut soumettre au traite- ment des quantités'notablement plus considérables de matière.
Le procédé suivant la présente invention-procure égale- ment dans le cas de mélanges bruts de ciment auxquels aucun combustible n'est'ajouté ou n'est pas ajouté dans la pleine mesure de ce qui est nécessaire, un avantage essentiel en com- paraison du chargement sous la forme finement divisée; cet avantage consiste en ce que par suite du poids 'des blocs mou- les et du chauffage uniforme de, la matière, ainsi que par l'ab-
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sorption plus uniforme des cendres, la formation d'encroûte- ments ou d'anneaux dans le four est considérablement diminuée @ et qu'on obtient des blocs frittes qui sont cuits plus uni- formément et plus parfaitement et qui donnent après broyage, des ciments de qualité supérieure.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la fabrication de ciments par cuisson de blocs agglomérés et broyage subséquent , ou pour griller, frit- ter et soumettre à d'autres traitements thermiques une matière en grains ou en poudre, caractérisé eu ce que tout en conser- vant le chauffage actuel du four tubulaire rotatif, on intro- duit dans ce four la charge (matière à cuire) broyée ou mélan- gée d'une manière connue avec du combustible, mais sous forme de morceaux.
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A method and apparatus for the manufacture of cement or for roasting, sintering or similar processing of ores, in rotary tube kilns.
In rotary tube furnaces, hitherto, the material to be fired only in the loose state, that is to say, quite finely divided, has always been charged. The sintering of raw cement powders, alone or crushed or mixed with fuel, in the form of briquettes, that is to say in pieces or in a compressed form, has hitherto been carried out only in shaft furnaces. When, in order to carry out this same rotary tubular furnace sintering operation, the raw cement mixture has always been used only in powder or slurry form.
We thus obtained a
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efficiency and throughput greater to some extent than the shaft furnace; in that the rotary tube furnace allows a relatively greater yield with greater uniformity in the cooking. The technical advantages made possible by the rotary tube furnace do not seem yet to have been completely exhausted by the operating mode suiri so far.
What is important in this question is that the action of the heat of the flames or of the smoke gases on the material to be fired only occurs at the surface of the layer of material circulating in the tube furnace. , or else that this layer is only subjected to the action of heat by the intermediary of the coating of the oven on each contact with the latter.
For this reason, rotary tube furnaces have recently been given ever increasing dimensions and, moreover, a temperature higher than that prescribed for the actual baking has been maintained in these ovens. The result is that the ash accumulating locally dark and then causes, by the formation of crusts of material (formation of rings), disturbances in the operation of the furnace. In addition, with the current mode of operation, the coating of the oven is most often heavily involved.
The present invention is based on the observation that the rotary tube furnace does not fully meet what can be expected from it unless it is ensured that:
1) the action of heat on the material to be cooked is exerted on all sides and no longer propagates, as hitherto, from the outer surfaces of the layer of material to the inside thereof.
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2) the free cross section of the rotary tube furnace is used as completely as possible and more strongly than heretofore, and
3) the action of the heat of the fuel on the material to be fired and on the coating of the furnace is such that this coating is preserved as much as possible and that the material, on the contrary, no longer has the opportunity to form crusts (rings).
The practical studies which followed this observation led to modify the operation of the rotary tube furnace in such a way that, while maintaining the current heating mode thereof, the material to be cooked is no longer loaded, as at present, under the in the form of a wet powder or a slurry, but in a form which has hitherto only been used for shaft furnaces, that is to say in the form of pieces obtained by compression of, material crushed or mixed with a determined quantity of fuel.
Not only the above-mentioned process is particularly suitable for the manufacture of cements from raw powders crushed or mixed with fuel, but its essential characteristic, which is the loading of the material to be fired in the form of pieces in the rotary tube kiln generally has notable advantages which are independent of the heating method of the kiln for the manufacture of cement, even without adding fuel to the raw powders, and for the most common types. Various heat treatments of granular or pulverulent materials, for example for roasting, baking, agglomeration, sintering, etc., of ores or mixtures.
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Thus, for example, the sulfur existing in sulphurous ores burns more completely, on roasting, in briquettes of rainerai loaded into the rotary tube furnace than when the material is loaded in the divided and loose form. As a result of the intervals remaining between the briquettes, the hot combustion gases with oxidizing action bathe them practically on all sides and also penetrate, through the cavities arising as a result of the combustion of the sulfur, into the interior of the briquettes. where they exercise their action.
In the event that the material is loaded into grains or powdery in a divided form, the combustion is damped or impeded by constriction or obstruction of the passage of air in the lower layers, as a result of the crushing. excessive material when rotating the oven. The material to be cooked, in the form of powder or grains, is transformed into mold blocks with or without the addition of binders, for example by means of a press and preferably strands are made, and these molded blocks or strands are introduced into the rotary tube furnace through the inlet end. The molding of the material in the form of strands and the immediate introduction into the oven of the strands coming out of the press are particularly advantageous.
Appropriate conduits are used for this purpose which terminate inside the inlet end of the furnace and into which the molded blocks or strands are pushed forward; after having left the pipes which guide them - and having reached a certain length without being supported, the strands break themselves or else can be cut. The blocks, molded are then placed under roughly equal dimensions and parallel to each other in the oven.
If desired or when necessary, this introduction of the coil (s) can take place practically protected from the access of other fluids, due to the fact that at the inlet end of the tube. oven on
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provides for the introduction of the material only openings which are practically closed by the coil which passes through them.
It is recommended to increase the cross section of the furnace at the inlet so as to form an annular widening in which the material loaded under the chunk is retained, accumulated and subjected to the action of the heating gases. for a relatively longer time than in subsequent parts of the oven. The furnace heating gases which escape through the inlet end of the furnace can thus heat the material more completely or when a ground material or material mixed with fuel is used, the gases thus ensuring more certain the ignition of this fuel.
Instead of an annular enlargement forming a combustion pocket, it is also possible to provide for the same purpose, at the inlet end of the furnace, bulges separate from the wall of the furnace.
The drawing shows schematically an exemplary embodiment of a furnace established in accordance with the present invention, together with a device for loading the material in the form of a rod, in elevation in FIG. 1 and in top view in FIG. 2, while figs. 3 and 4 show the furnace filling diagrams in the case of the loading, currently customary, of loose material (fig. 3) and in the case of the loading according to the present invention, of the material in pieces or: compressed in sausage.
The material to be fired, for example a crude mixture of cement with or without the addition of fuel, is in the tank 1 and this material is fed to a press 3 by means of a worm 2, optionally with addition of a binder or a material serving to moisten. This press delivers the molded blocks or the rod produced in a pipe or a @
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flexible pipe 4 through which the blocks or the coil are introduced into the inlet end of the rotary tube furnace.
This inlet end is widened at 5 with respect to the free section of the adjacent part of the furnace, to form a combustion pocket making it possible to obtain the advantages mentioned above. This widened part is connected to the neighboring parts of the furnace by conical sleeves 6,7.
The rest of the layout of the rotary tube furnace, with the calcination zone, the sintering zone, the outlet
10, the wind tunnel 11 is well known.
While, in the case of loading the material in the loose state, it is possible, for the reasons already mentioned, to obtain a degree of filling of the furnace approximately according to fig. 3, it is possible, in the case of loading in pieces, in particular by means of molded blocks, on account of the voids existing between the blocks of a similar charge and the best contact thus made possible in almost all directions between the molded blocks and the air or gases of hearth, as well as because of the better heat conductivity in the different pieces of the load as a result of the denser structure due to the compression, -to push the filling of the furnace much further, approximately according to the fig. 4,
so that for the same volume of the furnace, considerably larger quantities of material can be subjected to treatment.
The process according to the present invention also affords, in the case of raw cement mixtures to which no fuel is added or is not added to the full extent necessary, an essential advantage in comparison. loading in the finely divided form; this advantage is that owing to the weight of the mold blocks and the uniform heating of the material, as well as the ab-
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more uniform sorption of the ash, the formation of crusts or rings in the furnace is considerably reduced @ and one obtains sintered blocks which are fired more uniformly and more perfectly and which after grinding give cements of superior quality.
CLAIMS.
1.- Process for the manufacture of cements by firing agglomerated blocks and subsequent grinding, or for grilling, frying and subjecting to other heat treatments a granular or powdered material, characterized in that while retaining With the current heating of the rotary tube furnace, the charge (baking material) crushed or mixed in a known manner with fuel, but in the form of pieces, is introduced into this furnace.