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Procédé et appareil pour la cuisson de la chaux et du ciment naturel.
La cuisson de la chaux et du ciment naturel sous la forme de pierres est généralement réalisée dans un four ver-'. tical dans lequel les couches alternantes de pierres et de charbon sont disposées dans le four de manière a réserver des espaces h travers la matière en vue d'assurer un tirage suf- fisant pour effectuer la combustion. Parfois, un gazogène ins- tallé'sur le cote du four est employé à la place des couches de charbon comme moyen pour effectuer la combustion, mais, dans ce cas également, des espaces doivent être laissés à travers la matière pour assurer le tirage nécessaire à la com- bustion.
En conséquence, il est nécessaire de séparer par @
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criblage les pierres les plus petites (celles ayant environ de 7 à 10 centimètres jusqu'aux très 'petits fragments sous l'orme de poussière), étant donné que ces petites pierres gêneraient le tirage. Ces petites pierres séparées par criblage sont généralement jetées, ou employées pour un autre usage quel- conque et, étant donné que ces petites pierres s'élèvent à environ 25 à 30 pour cent de la totalité de la matière, il se produit ainsi une perte considérable de celle-ci.
Autant que le sachent les auteurs de la présente inven- tion, on n'a proposé jusqu'ici aucun procédé réalisable ou moyen pour la production de matière calcinée de bonne quali- té à l'aide de ces petites pierres séparées par criblage. En conséquence, un des buts principaux de l'invention consiste à prévoir un procédé réalisable et un appareil à l'aide des- quels de la chaux ou du ciment naturel, sous forme de pierres ayant une dimension d'environ 7 à 10 centimètres jusqu'aux très petits fragments sous forme de poussière, peuvent être économiquement traités, et au moyen desquels on peut obtenir un produit de bonne qualité.
Il est nécessaire d'éviter que la matière soit trop' cuite ou pas assez cuite et d'assurer une utilisation écono- mique du combustible employé. Les présents procédé et appa- reil qui ont été Imaginés pour la mise en oeuvre de la pré- sente invention, répondent à ces exigences.-Un four du type rotatif est utilisé.
D'une manière générale, le procédé consiste en ce que les pierres à traiter (appelées ci-après "matière brute") sont déplacées à l'état intimement mélangé suivant un chemin déterminé qui comprend: (1) une zone de chauffage préalable dans laquelle la matière brute est soumise à l'action d'.un
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agent de chauffage dont la température est d'intensité crois- sante au lieu de décroissante, de sorte que la matière est graduellement séchée et que sa température est graduellement augmentée;
(2) une zone de combustion dans laquelle la tempé- rature de la matière brute préalablement chauffée et séchée se trouve rapidement élevée jusqu'au point de calcination, et (3) une zone de grillage dans laquelle la masse mobile de matière brute est maintenue à une température constante jus- qu'à ce quelle ait été privée de la quantité-suffisante d'a- nhydride carbonique pour la rendre propre b être utilisée.'
En ce qui concerne la phase ou opération de chauffage préalable du présent procédé, il doit être bien compris que cette opération est caractérisée par le déplacement en sens contraire de la matière brute et des gaz chauds dans les po- sitions voulues pour se transmettre respectivement leur cha- leur,
de sorte que la matière brute est soumise d'abord à l'action des gaz à la partie la plus froide de ces derniers.
Dans la réalisation de cette opération, les gaz sont amenés de l'extrémité de la zone de grillage où s'effectue la déchar- ge de la matière (c'est-à-dire de l'extrémité du four rotatif où s'effectue la décharge de-la matière) jusqu'à l'extrémité de l'appareil de chauffage préalable où a lieu la décharge de la matière, et ces gaz s'écoulant à travers le dit appareil de chauffage préalable dans un sens contraire a celui de l'écoulement de la matière à travers l'appareil de chauffage' préalable. Cet écoulement relatif des pierres et de l'agent de chauffage préalable est de première importance, étant, donné qu'il évite les dangers d'explosions qui existent iné- vitablement lorsqu'on soumet des pierres froides.et humides
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à une température élevée.
En d'autresttermes, lorsque la flamme ou les gaz chauds entrent dans l'appareil de chauffage préalable la même extrémité que la matière brute, les écla- tements violants et la désagrégation des pierres dus à la volatilisation de l'humidité contenue dans leu pierres dater- minent la formation d'une grande quantité de poussière et de matière fine qui ne brûle pas convenablement dans le four principal, ces éclatements étant si violent qu'ils déterminent l'endommagement du garnissage en briques de l'appareil de chauffage préalable et occasionnent son usure plus rapide.
Une autre caractéristique importante du procédé consiste dans l'écoulement de la matière brute travers une zone de combustion et ensuite à travers une zone de grillage dans le même sens que celui de l'écoulement du combustible employé dans la production des gaz combustibles.
En ce qui concerne ces zones, il y a lieu d'indiquer que dans un sens très générique ou général elles sont toutes deux des zones de cuisson et toutes deux des zones de grillage.
Toutefois, en réalité, l'écoulement de la matière brute dans le four a un rapport tel vis-à-vis de celui de l'agent de chauffage, que la matière brute, dans son passage à travers le four est soumise a deux effets séparés, successivement, sa température, dans la première phase de son mouvement à travers le four, est relativement élevée jusque, celle où elle peut perdre de l'anhydride, et dans l'autre partie de son mouvement à travers le four,-la matière est maintenue à la dite température jusque ce qu'elle ait été privée de la quantité requise d'anhydride carbonique.
La partie du four rotatif travers laquelle la matière brute passe en étant rapidement portée à la température à laquelle elle peut perdre
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de l'anhydride carbonique, est ce qu'on a appelé précédemment la "zone de combustion" et la partie du four à travers laquel- le la matière brute passe, à la même température, est ce qu'on a appelé la"zone de grillage , Il y a lieu de mentionner ici qu'en réalisant le déplacement relatif désiré entre la matière brute et l'agent de chauffage pour déterminer une augmentation rapide de la température jusqu'au point ou cette' matière peut être privée d'anhydride carbonique, et ensuite le maintien de la dite matière brute à la dite température,
prévoit non seu- lement le passage de cette matière à travers la partie la plus chaude de la flamme avant que la matière atteigne-la zone de grillage, mais en outre, prévoit une hauteur moindre de la matière dans la zone de combustion que dansais, zone de grillage.
Il est naturellement difficile et inutile d'indiquer avec précision les limites exactes des parties les plus chau- ' des de la flamme, étant donné que cela dépendra du volume et de la vitesse d'écoulement du combustible et de la température, de la matière brute à leurs points de distribution dans le four.
Toutefois, il,est évident que la partie la plus chaude de la flamme est proche du point où le combustible entre dans le four et que de ce point la flamme sur une certaine partie de la longueur du four peut être d'une intensité en principe ' constante et qu'ensuite elle est d'intensité moindre. On fait entrer la matière brute, venant de l'appareil de chaut- ' fage préalable, dans le four à une température d'environ de 260 à 437 C., de façon que sa température puisse alors être rapidement élevée jusque la température de calcination par son entrée presque immédiate dans la partie la plus. chaude de la flamme et par le contact intime entre toutes ses parties,
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et la flamme.
Etant donné que sa hauteur est moindre ce moment que pendant son passage travers la zone suivante (la zone de grillage), elle se déplace à travers la zone de combustion une vitesse plus grande qu'à travers la zone de grillade.
Ainsi, on remarquera que suivant le présent procède, la matière brute avant d'entrer dans la zone de combustion a été graduellement privée d'humidité et que sa température a été graduellement élevée, et que dans la zone de combustion elle est brusquement portée à la température de calcination. La matière entre maintenant dans la zone de grillage ou sa hau- teur est augmentée, elle traverse la dite zone à une vitesse plus faible, et elle est maintenue à la température de calci- nation jusque ce qu'elle ait été amenée dans l'état voulu pour pouvoir être utilisée en perdant de l'anhydride carboni- que.
On remarquera que l'opération de chauffage préalable évite les dangers d'explosions et de désagrégation et cette opération est généralement telle qu'elle fait entrer la matiè- re dans la zone de combustion une température et dans des conditions les plus favorables pour qu'elle soit portée8 la température de calcination lors de la première partie de son déplacement à travers le four et avant que la température des gaz de la combustion ait été en principe abaissée, et que le procédé en général'est tel que la matière est maintenue à la température de calcination dans perte de chaleur;
la température de la matière brute et la température des gaz ont un rapport tel qu'elles contribuent. mutuellement au main- tien de la matière au pont de calcination,étant donné que la chaleur des gaz et la chaleur de la matière seront en principe les mêmes dans la zone de grillage.
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Le combustible est introduit dans la four à l'endroit où la matière préalablement chauffée y entre et la matière s'é- coule progressivement travers le four dans la même sens gé- néral que le combustible et les gaz de la combustion. De pré- férence, l'air employé pour assurer la combustion du combus-' tible est préalablement chauffé en le soumettant a l'action de la chaleur du produit cuit chaud et il est. chassé dans la zone de combustion avec le combustible.
La longueur du four, la vitesse de déplacement de ]la ma- tière brute dans celui-ci et les températures dans diverses parties du four sont sujettes a. variation. On a constaté que la matière brute qui a été traitée par le présent procède est privée de son anhydride carbonique en trois à six heures, ou environ, au lieu de soixante-douze heures, ou environ, exigées avec les procédés actuels utilisant un four verticale et que le présent procédé s'est montré beaucoup plus efficace et a permis d'obtenir un produit de bien meilleure qualité qu'il n'avait été estimé jusqu'ici possible. avec des fours rotatirs.
Ces résultats, ont été obtenus vec un four rotatif ayant une longueur d'environ 30 Il 37 mètres. On a constaté qu'il était avantageux de soumettre la matière au traitement dans le four en présence de gaz de combustion chauds dont la température est telle qu'elle porte la matière à une température optimum pour qu'elle perde de l'anhydride carbonique, telle que 676 à 770 C., ou environ, dans le cas de ciment naturel, ou 815 à 870 C., ou environ, dans le cas de chaux, .bien que ces tem- pératures puissent varier ainsi que cela est évident. On a également constaté qu'il était avantageux de maintenir la ma- tière à une hauteur d'environ 30 .centimètres dans la zone de combustion pour environ 60 centimètres dans la zone de grilla- ge.
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D'après les expériences faites avec ce procède par les auteurs de la présente invention, en utilisant un four ayant environ 30 mètres de longueur, les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque le combustibleson point d'ignition, qui est environ à 3 mètres de son point d'entrée dans le four, est à environ 1090 C., et que la température de la flamme est d'en- viron 1370 C, quelques mètres plus loin dans le four. La tem- pérature des gaz de la combustion la sortie de la chambre 18 est d'environ 760 C., et à l'entrée dans la chambre 13 d'en- viron 675 0, et elle est graduellement réduite l'intérieur de la chambre 12 à environ 150 0., endroit où. ces gaz viennent en contact avec la matière brute pour passer'ensuite dans la cheminée.
Il en résulte que la matière brute non chauffée vient d'abord en contact, l'intérieur de la chambre de chauffage préalable, avec des gaz ayant une température d'environ 150 C, seulement et au cours de son cheminement à travers la dite chambre sa température est graduellement augmentée jusqu'à ce qu'elle atteigne de 260 à 425 C. La dite matière est dé- chargée, à cette dernière température, directement dans le four et elle entre Immédiatement dans,une zone ayant une tem- pérature d'environ 10900,et passe de là rapidement dans une zone ayant une température d'environ 1370 C. Lorsque la matiè- re a traversé ces .zones, sa température aura été portée à environ 760 ou 815 C, et la température des gaz aura été ré- duite à environ 760 ou 815 C.
La matière brute s'est égale- ment formée maintenant en une masse qui a une hauteur beau- coup plus grande que celle' de la masse dans la zone de combus- tion et qui se déplace en conséquence plus lentement.
A l'aide de ce procédé perfectionné, la chaux peut être cuite dans la proportion de 1 eg.800 de chaux pour 450 gram-
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mes de charbon, alors que dans les procédés proposés anté- rieurement pour la cuisson de la chaux dans un four du type rotatif, la proportion était de kig.125 de chaux pour 450 grammes de charbon. La quantité de chaux cuite par ce procédé peut avantageusement se comparer à celle de la chaux obtenue au four vertical.
Dans la cuisson de ciment naturel,.une augmentation de cinquante pour cent dans la résistance à la traction est ob- tenue par rapport au ciment produit dans un four vertical.
Ceci est dû à la cuisson uniforme, la variation dans la cuis- son sur une épaisseur de pierre de 6 m/m et une épaisseur de 62 m/m ne dépassant pàs un pour cent.
En résumé, il est évident qu'on obtient un produit meil- ' leur, avec économie de combustible.µ)du fait que les pierres sont séchées et chauffées graduellement et qu'elles sont en- suite déchargées directement dans un cône ayant une tempéra- ture élevée, de sorte que les pierres sont rapidement portées à la température de calcination et maintenues ensuite à une température de calcination en principe constante jusque ce' qu'elles soient privées d'une quantité suffisante d'anhydride carbonique pour être propres à être utilisées.
Le dessin annexé représente un appareil établi pour la mise en oeuvre du présent procédé. Dans ce dessin, la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale et la fig. 2 est une vue analogue montrant une variante.
En se reportant au dessin, on voit que 10 désigne une trémie et 11 un tube d'alimentation s'étendant de l'extrémité. de distribution de la trémie dans l'extrémité réceptrice ou d'admission d'une chambre de chauffage préalable 12. La cham- bre 12, représentée fig. 1, est inclinée vers le bas, de son
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extrémité de réception de la matière à son extrémité de dis- tribution de la matière et elle est montée de manière à pou- voir tourner, la matière cheminant dans la chambre sous l'in- fluence de la pesanteur aidée par la rotation de la dite chambre.
Des moyens appropriés sont employés pour imprimer un mouvement de rotation à cette chambre, les moyens repré- sentés comprenant une couronne dentée 15 fixée à la chambre, un pignon 16 en prise avec cette couronne, et une roue à chaîne 17 à laquelle la force motrice est transmise de toute source appropriée Lorsque les conditions sont telles qu'elles rendent désirable ou plus commode de monter la chambre 12 ho- rizontalement, tous moyens convenables peuvent être prévus dans la chambre pour faire avancer la matière longitudinale- ment à celle-ci.
La fig. 2 représente une forme de construc- tion dans laquelle la chambre, désignée par 12a dans cette figure, est non seulement horizontale mais fixe et, dans ce cas, un transporteur mobile sans fin 23, de toute construc- tion appropriée, peut être employé pour transporter la matiè- re de l'extrémité réceptrice l'extrémité de distribution de la chambre.
L'extrémité de la chambre de chauffage préalable rece- vant.la matière est de préférence montée dans une chambre 13 (fig. 1) ou 13a(fig.2) et l'extrémité de la dite chambre ou s'effectue la distribution de la matière débouche dans une chambre 14 (fig. 1) ou 14a (fig. 2). La matière préalablement chauffée qui est déversée dans cette chambre 14 ou 14a est amenée de 1à, par un'tube 41 incliné vers le bas, dans l'ex- trémité réceptrice de matière d'un four rotatif 24 disposé à proximité de l'extrémité de distribution de la chambre de chauffage préalable.
Ce four est incliné vers le bas de son
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extrémité réceptrice de matière son extrémité distributrice de matière et il reçoit un mouvement de rotation de tous moyens appropriés, tels que la couronne dentée 28 fixée,au four et le pignon 29 actionné par une roue à chaîne convena-. ble 30 actionnée à son tour par une source de force motrice appropriée.
Des couronnes 25 sont convenablement montées à proximité des extrémités opposées du. four 24 et s'engagent entre des collerettes 26 de rouleaux 27 convenablement suppor- tés, afin de supporter le poids du four et d'éviter toute tendance de flottement ou de vaoillement dans le fonctionne- ment. L'extrémité du four réceptrice de la matière s'étend librement dans un chapeau 31 et l'extrémité de distribution de matière s'étend librement' dans une cheminée 32'.
La matière est déchargée du four par une pièce 33 dont l'ouverture est disposée de façon que la hauteur de la matiè- re dans l'extrémité du four par laquelle cette matière entre dans ce dernier est moindre que dans le restant du four. A cette variation dans la hauteur de la matière contribue éga- lament la réduction du diamètre intérieur de la partie 24 de la longueur du four qui se trouve à extrémité réceptrice de matière de ce dernier. Toutefois, on ne considère pas cette réduction de diamètre de l'extrémité du four comme étant essentielle, bien qu'elle soit avantageuse.
D'une manière générale, il peut être indiqué que la partie du four dans laquelle la matière a une hauteur moindre constitue la zone de cuisson ou de combustion, tandis que la partie du four dans laquelle la matière a une hauteur plus grande constitue la zone de grillage. Il est évident que la partie de la masse de la matière qui est de hauteur moindre viendra en contact avec la partie la plus chaude de la flamme et se déplacera une vitesse plus grande que la partie de la massequi est .
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de hauteur plus grande.
La température de la liasse sera ainsi portée rapidement à une température -optimum pour qu'elle perde de 1'anhydride carbonique et cette matière sera alors Main- tenue à cette dernière température pendant un temps suffisant pour qu'une quantité suffisante d'anhydride carbonique s'en dégage afin de rendre la matière propre a être utilisée, avant qu'elle soit déchargée du four.
La partie inférieure de la cheminée est pourvue d'une série de tubes qui sont ouverts à l'atmosphère à une extré- mité et débouchent dans une chambre 36 à leur autre extrémité.
La matière cuite déchargée du four dans la cheminée passe autour de ces tubes et est refroidie par l'air attiré à tra- vers ces derniers. La chaleur de la matière cuite est commu- niquée h cet air et ce dernier est attiré dans la chambre et à travers un conduit 38 par un ventilateur monté dans une en- veloppe 37, laquelle communique également avec un autre con- duit 39 qui débouche dans l'extrémité du four 24 réceptrice de matière et sert de moyens par lesquels le combustible ainsi que l'air préalablement chauffé provenant de la chambre 26 sont envoyés par un ventilateur dans la dite extrémité du four réceptrice de matière. Le combustible employé de préfé- rence est du charbon en poudre amené par un transporteur ap- proprié 40, mais on peut utiliser tout autre combustible convenable.
L'extrémité inférieure de la cheminée 32 affecte la forme d'une trémie 35 et la matière cuite peut être retirée de la base de celle-ci et déchargée sur un transporteur ap- proprié, représenté d'une manière conventionnelle en 45, servant à l'amener à un endroit convenable pour être enmaga- inée.
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L'extrémité supérieure de la cheminée 32 est reliée la chambre 14 (fig. 1) ou 14a (fig. 2)'par un conduit isolé approprié 44, et la chambre 15 (fig. 1) ou 15a (fig. 2) est pourvue d'une cheminée appropriée 22' pour entraîner les pro- duits perdus de la combustion et créer un tirage , travers les chambres.
Des couronnes 18 et 19, comportant des collerettes 20 sont fixées aux chambres 13 et 14 et maintiennent des tondel- les ou tresses de garniture 21 appropriées qui entourent étroitement les extrémités de la chambre de chauffage préala- ble 12 pour empêcher l'échappement de gaz aux points où les extrémités de la dite chambre de chauffage préalable s'éten- dent dans les chambres 13 et 14 ; undispositif analogue her- métique aux gaz est indiqué en 33 au point ou l'extrémité du four 24 distributrice de la matière entre dans la cheminée 32'.
Pour empêcher les gaz de passer du four dans la chambre 14, un clapet approprié 42, est prévu dans le conduit 41. L'ex- trémité distributrice du four 24 est de préférence pourvue d'une couronne ou chapeau perforé 43 afin qu'une plus grande masse de matière reste dans le four et soit ainsi soumise , une période plus longue de traitement thermique.
Le procédé réalisé dans cet appareil sera compris d'après ce qui précède et il y a lieu de mentionner ici que des pierres à chaux de petites dimensions et des pierres égale- ment de petites dimensions de ciment naturel, sont traitées par ce procédé et dans cet appareil de façon à obtenir un produit de qualité supérieure, avec la plus grande économie de combustible et dans un temps beaucoup plus courts- qui 11 n'a été jugé possible de le faire jusqu'ici. La chaux peut être cuite dans la proportion de 1 kg.800 de chaux pour 450 grammes de charbon, ce qui est beaucoup plus économique que
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jusque présent;
la qualité de chaux produite peut être fa- vorablement comparée à celle produite dans un four vertical et dans la cuisson de pierres de ciment naturel on obtient une augmentation de cinquante pour cent de résistance8 la traction par rapport à celle obtenue dans les fours verticaux, ceci étant du à une cuisson uniforme, la variation de cuisson dans des pierres de six millimètres et 'dans des pierres de soixante deux millimètres ne dépassant pas un pour cent.
Les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque la matiè- re est admise en quantité telle qu'elle ait une hauteur de trente centimètres dans la zone de cuisson pour soixante cen- timètres dans la zone de grillage, pendant qu'elle est soumise à l'action des gaz chauds de la combustion. Il est préférable que la matière soit traitée dans les zones de cuisson et de grillage à l'abri d'air frais dans un sens contraire à celui de la matière et des gaz chauffés, afin que la matière chaude ne soit pas refroidie.
REVENDICATIONS
1.- Le perfectionnement dans la calcination de la chaux et du ciment naturel sous la forme de pierres, comprenant com- me opération initiale le chauffage préalable de la matière brute en faisant passer, dans un sens contraire dans une chambre appropriée, la matière et l'agent de chauffage en position relative pour se transmettre mutuellement leur cha- leur, afin d'assurer ainsi le chauffage préalable graduel de la matière brute, dans les buts spécifiés.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Method and apparatus for firing lime and natural cement.
The firing of lime and natural cement in the form of stones is generally carried out in a worm oven. tical in which the alternating layers of stone and coal are arranged in the furnace so as to reserve spaces through the material to ensure sufficient draft to effect combustion. Sometimes a gasifier installed on the side of the furnace is employed in place of the coal seams as a means of effecting combustion, but in this case also spaces must be left through the material to provide the necessary draft. during combustion.
Consequently, it is necessary to separate with @
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screening smaller stones (those about 7-10 centimeters to very small fragments under the dust elm), as these small stones would interfere with the pull. These small stones separated by screening are usually thrown away, or used for some other purpose, and since these small stones make up about 25 to 30 percent of the total material, there is thus a loss. considerable of it.
As far as the authors of the present invention are aware, no feasible or average method has heretofore been proposed for the production of good quality calcined material using these small stones separated by screening. Accordingly, one of the main objects of the invention is to provide a workable method and apparatus using lime or natural cement, in the form of stones having a size of from about 7 to 10 centimeters up to. 'very small fragments in the form of dust, can be economically processed, and by means of which a good quality product can be obtained.
It is necessary to prevent the material from being overcooked or undercooked and to ensure an economical use of the fuel employed. The present method and apparatus which have been devised for practicing the present invention meet these requirements. A rotary type oven is used.
In general, the method consists in that the stones to be treated (hereinafter referred to as "raw material") are moved in the intimately mixed state along a determined path which comprises: (1) a pre-heating zone in where the raw material is subjected to the action of a
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heating agent of which the temperature is of increasing intensity instead of decreasing, so that the material is gradually dried and its temperature is gradually increased;
(2) a combustion zone in which the temperature of the previously heated and dried raw material is rapidly raised to the point of calcination, and (3) a roasting zone in which the moving mass of raw material is maintained at a constant temperature until it has been deprived of sufficient carbon dioxide to make it suitable for use.
As regards the phase or preliminary heating operation of the present process, it should be understood that this operation is characterized by the displacement in the opposite direction of the raw material and of the hot gases in the desired positions to respectively transmit their heat,
so that the raw material is first subjected to the action of gases at the coldest part of the latter.
In carrying out this operation, the gases are supplied from the end of the toasting zone where the discharge of the material takes place (that is to say from the end of the rotary kiln where discharge of the material) to the end of the pre-heater where the discharge of the material takes place, and these gases flowing through said pre-heater in a direction opposite to that of flow of the material through the preheater. This relative flow of stones and preheating agent is of prime importance, since it avoids the dangers of explosions which inevitably exist when subjecting cold and wet stones.
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at high temperature.
In other words, when the flame or hot gases enter the preheater at the same end as the raw material, the violent bursts and disintegration of the stones due to the volatilization of the moisture contained in the stones. date the formation of a large quantity of dust and fine material which does not burn properly in the main furnace, these bursts being so violent that they determine the damage to the brick lining of the preheater and cause it to wear more quickly.
Another important feature of the process is the flow of the raw material through a combustion zone and then through a scorch zone in the same direction as that of the flow of the fuel employed in the production of the fuel gases.
With regard to these zones, it should be pointed out that in a very generic or general sense they are both cooking zones and both grilling zones.
However, in reality, the flow of the raw material in the furnace has such a ratio to that of the heating agent that the raw material in its passage through the furnace is subjected to two effects. separated, successively, its temperature, in the first phase of its movement through the furnace, is relatively high until, that where it can lose anhydride, and in the other part of its movement through the furnace, -the The material is maintained at said temperature until it has been deprived of the required amount of carbon dioxide.
The part of the rotary kiln through which the raw material passes rapidly being brought to the temperature at which it can lose
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carbon dioxide, is what was previously called the "combustion zone" and the part of the furnace through which the raw material passes, at the same temperature, is called the "combustion zone". It should be mentioned here that by achieving the desired relative displacement between the raw material and the heating agent to determine a rapid increase in temperature to the point where this material can be anhydride free. carbon dioxide, and then maintaining said raw material at said temperature,
not only provides for this material to pass through the hottest part of the flame before the material reaches the scorch zone, but also provides for a lower height of the material in the combustion zone than in the past, toasting area.
It is of course difficult and unnecessary to indicate with precision the exact limits of the hottest parts of the flame, since this will depend on the volume and rate of flow of the fuel and on the temperature, material. raw to their distribution points in the furnace.
However, it is evident that the hottest part of the flame is near the point where the fuel enters the furnace and that from this point the flame over a certain part of the length of the furnace can be of an intensity normally 'constant and then it is of less intensity. The raw material, coming from the pre-heating apparatus, is brought into the furnace at a temperature of about 260 to 437 C., so that its temperature can then be rapidly raised to the calcination temperature. by its almost immediate entry into the most part. warm flame and the intimate contact between all its parts,
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and the flame.
Since its height is less at this time than during its passage through the next zone (the grilling zone), it moves through the combustion zone at a greater speed than through the grilling zone.
Thus, it will be noticed that according to the present procedure, the raw material before entering the combustion zone has been gradually deprived of moisture and that its temperature has been gradually raised, and that in the combustion zone it is suddenly brought to the calcination temperature. The material now enters the roasting zone where its height is increased, it passes through said zone at a slower rate, and it is maintained at the calcination temperature until it has been brought into the. desired state so that it can be used with loss of carbon dioxide.
It will be noted that the preheating operation avoids the dangers of explosions and disintegration and this operation is generally such as to bring the material into the combustion zone at a temperature and under the most favorable conditions so that it is raised8 the calcination temperature during the first part of its movement through the furnace and before the temperature of the combustion gases has in principle been lowered, and the process in general is such that the material is kept at the calcination temperature in heat loss;
the temperature of the raw material and the temperature of the gases have such a relation as they contribute. mutually to the retention of material at the calcination deck, since the heat of the gases and the heat of the material will in principle be the same in the roasting zone.
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The fuel is introduced into the furnace where the preheated material enters it and the material gradually flows through the furnace in the same general direction as the fuel and combustion gases. Preferably, the air employed to ensure combustion of the fuel is preheated by subjecting it to the action of the heat of the hot baked product and it is. driven into the combustion zone with the fuel.
The length of the furnace, the speed of movement of the raw material therein and the temperatures in various parts of the furnace are subject to. variation. It has been found that the raw material which has been processed by this process is deprived of its carbon dioxide in three to six hours, or so, instead of the seventy-two hours, or so, required with current processes using a vertical furnace. and that the present process has been shown to be much more efficient and has resulted in a product of much better quality than had hitherto been considered possible. with rotator ovens.
These results were obtained with a rotary kiln having a length of about 30 to 37 meters. It has been found that it is advantageous to subject the material to the treatment in the furnace in the presence of hot combustion gases, the temperature of which is such as to bring the material to an optimum temperature so that it loses carbon dioxide, such as 676 to 770 C., or about, in the case of natural cement, or 815 to 870 C., or about, in the case of lime, although these temperatures may vary as is evident. It has also been found to be advantageous to maintain the material at a height of about 30 centimeters in the combustion zone to about 60 centimeters in the grilling zone.
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According to the experiments made with this process by the authors of the present invention, using a furnace having about 30 meters in length, the best results have been obtained when the fuel has its ignition point, which is approximately 3 meters from its point of entry into the oven, is about 1090 C., and the flame temperature is about 1370 C, a few meters further into the oven. The temperature of the combustion gases exiting chamber 18 is about 760 ° C., and entering chamber 13 about 675 ° C., and it is gradually reduced inside the chamber. room 12 at about 150 0., place where. these gases come into contact with the raw material and then pass through the chimney.
As a result, the unheated raw material first comes into contact, the interior of the pre-heating chamber, with gases having a temperature of about 150 ° C., only and during its passage through said chamber. its temperature is gradually increased until it reaches 260 to 425 C. The said material is discharged, at this latter temperature, directly into the furnace and it immediately enters, a zone having a temperature of d 'about 10900, and from there quickly passes into a zone having a temperature of about 1370 C. When the material has passed through these zones, its temperature will have been raised to about 760 or 815 C, and the temperature of the gases will have was reduced to about 760 or 815 C.
The raw material has also now formed into a mass which has a height much greater than that of the mass in the combustion zone and therefore moves more slowly.
Using this perfected process, lime can be cooked in the proportion of 1 eg. 800 lime per 450 grams.
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of coal, whereas in the methods previously proposed for baking lime in a rotary kiln, the proportion was kig. 125 of lime per 450 grams of coal. The quantity of lime fired by this process can advantageously be compared to that of lime obtained in a vertical kiln.
In the firing of natural cement, a fifty percent increase in tensile strength is obtained over cement produced in a vertical kiln.
This is due to the uniform cooking, the variation in the cooking over a stone thickness of 6 m / m and a thickness of 62 m / m not exceeding one percent.
In summary, it is evident that a better product is obtained, with economy of fuel (µ) because the stones are dried and heated gradually and that they are then discharged directly into a cone having a temperature. - high temperature, so that the stones are quickly brought to the calcination temperature and then maintained at a generally constant calcination temperature until they are deprived of a sufficient quantity of carbon dioxide to be suitable for being used.
The accompanying drawing shows an apparatus established for carrying out the present method. In this drawing, fig. 1 is a view in longitudinal section and FIG. 2 is a similar view showing a variant.
Referring to the drawing, it will be seen that 10 denotes a hopper and 11 denotes a feed tube extending from the end. distribution of the hopper in the receiving end or admission of a pre-heating chamber 12. The chamber 12, shown in fig. 1, is tilted down, its
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end for receiving the material at its end for distributing the material and it is mounted so as to be able to rotate, the material moving through the chamber under the influence of gravity aided by the rotation of said bedroom.
Appropriate means are employed for imparting rotational movement to this chamber, the means shown comprising a ring gear 15 fixed to the chamber, a pinion 16 in engagement with this ring, and a chain wheel 17 at which the driving force is transmitted from any suitable source. When conditions are such as to make it desirable or more convenient to mount chamber 12 horizontally, any suitable means may be provided in the chamber for advancing material longitudinally thereto.
Fig. 2 shows one form of construction in which the chamber, designated 12a in this figure, is not only horizontal but fixed, and in this case an endless moving conveyor 23, of any suitable construction, may be employed for conveying material from the receiving end to the dispensing end of the chamber.
The end of the pre-heating chamber receiving the material is preferably mounted in a chamber 13 (fig. 1) or 13a (fig. 2) and the end of said chamber where the distribution of the material takes place. the material opens into a chamber 14 (fig. 1) or 14a (fig. 2). The preheated material which is discharged into this chamber 14 or 14a is fed from 1a, by a downwardly inclined tube 41, into the material receiving end of a rotary kiln 24 disposed near the end. distribution of the pre-heating chamber.
This oven is tilted down its
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material receiving end its material distributing end and it receives a rotational movement of all appropriate means, such as the toothed ring 28 fixed to the oven and the pinion 29 actuated by a chain wheel convena-. ble 30 actuated in turn by a suitable motive force source.
Crowns 25 are suitably mounted near the opposite ends of the. oven 24 and engage between flanges 26 of suitably supported rollers 27 to support the weight of the oven and to prevent any tendency to float or wobble in operation. The end of the material receiving furnace extends freely into a cap 31 and the material delivery end extends freely into a chimney 32 '.
The material is discharged from the oven through a part 33, the opening of which is so arranged that the height of the material in the end of the oven through which this material enters the latter is less than in the remainder of the oven. This variation in the height of the material also contributes to the reduction in the internal diameter of the portion 24 of the length of the furnace which is located at the material receiving end of the latter. However, this reduction in diameter of the end of the furnace is not considered to be essential, although it is advantageous.
In general, it can be indicated that the part of the oven in which the material has a lower height constitutes the cooking or combustion zone, while the part of the oven in which the material has a greater height constitutes the zone. toasting. It is obvious that the part of the mass of matter which is of less height will come into contact with the hottest part of the flame and will move at a greater speed than the part of the mass which is.
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taller.
The temperature of the bundle will thus be rapidly brought to an optimum temperature so that it loses carbon dioxide and this material will then be maintained at this latter temperature for a time sufficient for a sufficient quantity of carbon dioxide. is released in order to make the material suitable for use, before it is discharged from the oven.
The lower part of the chimney is provided with a series of tubes which are open to the atmosphere at one end and open into a chamber 36 at their other end.
The fired material discharged from the furnace in the chimney passes around these tubes and is cooled by the air drawn through them. The heat of the fired material is communicated to this air and the latter is drawn into the chamber and through a duct 38 by a fan mounted in a casing 37, which also communicates with another duct 39 which opens out. in the end of the material receiving furnace 24 and serves as a means by which the fuel as well as the preheated air coming from the chamber 26 are sent by a fan into said end of the material receiving furnace. The fuel preferably employed is powdered coal supplied by a suitable conveyor 40, but any other suitable fuel can be used.
The lower end of the chimney 32 takes the form of a hopper 35 and the fired material can be removed from the base thereof and unloaded onto a suitable conveyor, shown in a conventional manner at 45, for use. bring it to a suitable place to be stored.
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The upper end of the chimney 32 is connected to the chamber 14 (fig. 1) or 14a (fig. 2) 'by a suitable insulated duct 44, and the chamber 15 (fig. 1) or 15a (fig. 2) is provided with a suitable chimney 22 'to entrain the lost products of combustion and create a draft, through the chambers.
Crowns 18 and 19, with flanges 20 are attached to chambers 13 and 14 and hold suitable trim muffs or braids 21 which tightly surround the ends of preheating chamber 12 to prevent escape of gas. at the points where the ends of said pre-heating chamber extend into chambers 13 and 14; A similar gas-tight device is indicated at 33 at the point where the end of furnace 24 for distributing material enters chimney 32 '.
To prevent gases from passing from the furnace into chamber 14, a suitable valve 42 is provided in conduit 41. The dispensing end of furnace 24 is preferably provided with a crown or perforated cap 43 so that a greater mass of material remains in the furnace and is thus subjected to a longer period of heat treatment.
The process carried out in this apparatus will be understood from the above and it should be mentioned here that small-sized limestone and also small-sized natural cement stones are treated by this process and in this apparatus so as to obtain a superior product, with the greatest fuel economy and in a much shorter time, which has not been considered possible to do so heretofore. Lime can be fired in the proportion of 1 kg. 800 lime per 450 grams of coal, which is much more economical than
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so far;
the quality of lime produced can be compared favorably with that produced in a vertical kiln and in the firing of natural cement stones a fifty percent increase in tensile strength is obtained compared to that obtained in vertical kilns, this being due to a uniform cooking, the variation of cooking in stones of six millimeters and 'in stones of sixty-two millimeters not exceeding one percent.
The best results have been obtained when the material is admitted in a quantity such that it has a height of thirty centimeters in the cooking zone to sixty centimeters in the grilling zone, while it is subjected to the action of hot combustion gases. It is preferable that the material is treated in the cooking and broiling areas away from cool air in a direction opposite to that of the material and the heated gases, so that the hot material is not cooled.
CLAIMS
1.- Improvement in the calcination of lime and natural cement in the form of stones, comprising, as an initial operation, the preliminary heating of the raw material by passing, in an opposite direction into a suitable chamber, the material and the heating agent in relative position to transmit their heat to each other, thereby ensuring the gradual preheating of the raw material, for the specified purposes.
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