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"PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES DE CUISSON DU CIMENT ET
AUX PROCEDES SIMILAIRES DE FRITTAGE"
De nombreuses tentatives ont été faites en vue de cuire (c'est-à-dire fritter) les matières premières de la fabrication du ciment, en mélangeant ces matières avec un combustible pulvérisé, en répandant ce mélange sous forme de couche sur une grille et en brûlant le combustible contenu dans la couche. On a constaté invariablement que le produit n'était pas cuit d'une manière uniforme, car en certains points le poduit avait fondu et en d'autres il n'était même pas complètement calciné.
Suivant l'invention on réalise une cuisson ou frittage uniforme en faisant passer des gaz à une température égale ou sensiblement égale à la température de frittage à travers une couche poreuse formée de fines granules des matières
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premières répandues sur un support perméable aux gaz. En général, il faut que les gaz chauds arrivent à la couche poreuse à une température de 1400 à 1500 C mais on comprend facilement que la température exacte susceptible de donner les meilleurs résultats avec une matière première donnée doit être déterminée à l'aide d'essais préliminaires.
Dans les conditions ordinaires, on préfère fournir la totalité ou une fraction notable de la quantité de chaleur nécessaire par les gaz chauds. Cependant l'invention consiste aussi à mélanger les matières premières avec une quantité de combustible suffisante pour fournir la quantité de chaleur nécessaire au chauffage préliminaire et même à l'opération complète ou presque complète de la calcination.
Dans ce cas, le combustible s'enflamme et l'air est aspiré à travers la couche poreuse pour fournir l'oxygène nécessaire à la combustion. Une fois cette phase du chauffage terminée, la cuisson s'effectue sans le moindre refroidissement intermédiaire du produit par l'aspiration à travers la couche de gaz qui ont été chauffés à la température de frittage..
Pour rendre poreuse la matière première répandue sur la grille ou sur le support perméable aux gaz, il est avantageux d'appliquer le procédé décrit dans le brevet fran- çais N 757.107 du 17 Juin 1933; les granules ne doivent pas avoir plus de 3 mm. environ de diamètre, et il est avantageux que le diamètre moyen des granules soit égal à environ 1 mm.
De préférence on fait circuler les gaz de façon qu'ils ne perdent pas la chaleur qu'ils contiennent encore lorsqu'ils ont passé à travers la couche. On peut chauffer, par divers moyens, les gaz de circulation à la température prescrite avant leur prochain passage à travers la couche. Un
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procédé très commode consiste à faire usage des gaz chauds d'un four à une température supérieure à la température de frittage et à régler leur température en mélangeant des proportions convenables de ces gaz avec ceux qui ont traversé la couche. Si la température ne,peut pas être réglée facilement en mélangeant simplement des gaz très chauds avec les gaz de la circulation, on peut effectuer par un procédé quelconque approprié le réglage nécessaire, que les gaz circulent et qu'on forme un mélange ou non.
Par exemple, si la température est trop basse on peut chauffer les gaz ou la totalité ou une partie d'un mélange de gaz électriquement, par exemple au moyen d'un arc électrique et il est facile de régler la température des gaz en réglant la quantité d'énergie électrique fournie.
Il est évident que dans tous les cas où on ajoute des gaz frais (qu'il s'agisse de gaz chauds de four ou de gaz provenant d'une autre source), aux gaz de la circulation, une fraction des gaz doit être soutirée d'une manière continue pour que le volume des gaz en circulation conserve la valeur qu'on désire.
Pendant la cuisson des matières premières du ciment une quantité considérable d'acide carbonique se dégage, environ un demi kilogramme d'acide carbonique par kilogramme de klinker produit. Si donc on fait repasser les gaz ayant déjà servi une fois et qu'on les utilise de nouveau et qu'on les chauffe de préférence électriquement, ainsi qu'il a été dit ci-dessus, ou de toute autre manière ne comportant pas un abaissement notable de leur teneur en acide carbonique, par exemple si on les chauffe indirectement d'une manière quelconque ou au moyen d'un gaz explosif, la teneur en acide
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carbonique des gaz de circulation s'accroît et reste élevée.
En raison du dégagement d'acide carbonique, il est toujours nécessaire d'extraire une certaine quantité de gaz du circuit de circulation, or en l'absence d'air additionnel ou d'autre gaz de dilution, le gaz extrait est de l'acide carbonique pratiquement pur, contenant peut-être une faible proportion de vapeur d'eau. Ce gaz convient très bien à la fabrication de la neige d'acide carbonique, et la fabrication de la neige d'acide carbonique ou de glace sèche avec ce gaz est une caractéristique de l'invention.
Le dessin ci-annexé représente d'une manière purement schématique un appareil convenant à la mise en oeuvre de l'invention.
Dans cet appareil deux trémies 4 et débitent respectivement une matière résistant à la chaleur, telle que du klinker et la matière première de façon à former les couches 6 et 7 sur une grille à chaîne 1 circulant autour des cylindres 2 et 3. La couche 6 protège la grille 1 contre l'action des gaz très chauds sortant de la couche Z de matière première.
La circulation des gaz chauds est assurée par un ventilateur 8 : après avoir été chauffés électriquement au moyen d'un foyer 16, les gaz passent d'abord dans une trémie puis successivement à travers la couche 7, la couche 6 et la grille 1. Puis ils arrivent dans une chambre 10 close par rapport à la grille 1 de façon que pour en sortir, les gaz sont obligés de passer de bas en haut à travers la grille et la matière pour arriver dans un tuyau 11 raccordé au côté de l'aspiration du ventilateur 8. Un joint 17 empêche les gaz de passer directement de la trémie dans le tuyau 11.
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Du côté de l'aspiration du ventilateur se trouve un registre réglable 12, permettant de faire arriver du'gaz d'appoint par un tuyau 13, et du côté du refoulement du ventilateur, se trouve un registre réglable 14 qui permet à une certaine quantité des gaz de circulation de s'échapper par un tuyau 15.
Les gaz sont chauffés dans le foyer 16 à une température de préférence égale à 1450 0. En passant à travers la couche 7, ils chauffent les fines particules individuelles de la couche et la vitesse du courant de gaz doit être réglée par rapport à celle de la grille, de façon à laisser un temps suffisant à toutes les particules de la couche pour se chauffer, se calciner et se fritter pendant leur parcours de la sortie de la trémie 2 au joint 17.
Les gaz de refroidissement de la chambre 10, qui contiennent l'acide carbonique dégagé dans le cas de matières premières pour ciment, sont aspirés à travers la couche chaude et lui soustraient une certaine quantité de chaleur, de sorte que la couche elle-même se refroidit.-
L'appareil étant en marche, le registre 12 est fermé et le registre 14 ouvert de façon que la quantité de gaz passant dans le tuyau 15 soit juste égale à la quantité d'acide carbonique dégagé de la matière première sur la grille. Le tuyau 15 est raccordé à un appareil fabriquant la neige ou glace sèche d'acide carbonique avec de l'air riche en acide carbonique.
S'il y a lieu de faire subir un chauffage préliminaire à la matière première au moyen de combustible mélangé avec elle, l'appareil représenté est modifié de façon à faire
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passer la grille 1 avec les couches 6 et 7 qu'elle supporte à travers une chambre dans laquelle de l'air est aspiré à travers les couches et brûle le combustible avant que la grille passe sous la trémie 9.
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"IMPROVEMENTS TO CEMENT BAKING PROCESSES AND
TO SIMILAR FRITTING PROCESSES "
Many attempts have been made to bake (i.e. sinter) raw materials for cement making, by mixing these materials with pulverized fuel, spreading this mixture as a layer on a grate and by burning the fuel contained in the layer. It was consistently found that the product was not cooked evenly, because at some points the product had melted and at others it was not even completely calcined.
According to the invention, a uniform firing or sintering is carried out by passing gases at a temperature equal or substantially equal to the sintering temperature through a porous layer formed of fine granules of the materials.
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raw materials spread on a gas-permeable support. In general, it is necessary for the hot gases to reach the porous layer at a temperature of 1400 to 1500 C, but it is easily understood that the exact temperature which can give the best results with a given raw material must be determined using preliminary tests.
Under ordinary conditions, it is preferred to provide all or a substantial fraction of the amount of heat required by the hot gases. However, the invention also consists in mixing the raw materials with a quantity of fuel sufficient to provide the quantity of heat necessary for the preliminary heating and even for the complete or almost complete operation of the calcination.
In this case, the fuel ignites and air is sucked through the porous layer to provide the oxygen necessary for combustion. Once this heating phase is complete, the firing takes place without any intermediate cooling of the product by suction through the layer of gases which have been heated to the sintering temperature.
To make porous the raw material spread on the grid or on the gas-permeable support, it is advantageous to apply the process described in French patent N 757.107 of June 17, 1933; the granules should not be more than 3 mm. about in diameter, and it is advantageous that the average diameter of the granules is equal to about 1 mm.
Preferably, the gases are circulated so that they do not lose the heat which they still contain when they have passed through the layer. The circulating gases can be heated by various means to the prescribed temperature before their next passage through the layer. A
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A very convenient process consists in making use of the hot gases from a furnace at a temperature above the sintering temperature and in controlling their temperature by mixing suitable proportions of these gases with those which have passed through the layer. If the temperature cannot be easily controlled by simply mixing very hot gases with the circulating gases, the necessary adjustment can be made by any suitable method whether the gases are circulating and mixing or not.
For example, if the temperature is too low, the gases or all or part of a mixture of gases can be heated electrically, for example by means of an electric arc and it is easy to regulate the temperature of the gases by adjusting the amount of electrical energy supplied.
It is evident that in all cases where fresh gases (whether hot furnace gases or gases from another source) are added to the circulation gases, a fraction of the gases must be withdrawn. continuously so that the volume of gas in circulation retains the desired value.
During the firing of cement raw materials a considerable amount of carbonic acid is released, about half a kilogram of carbonic acid per kilogram of klinker produced. If therefore we re-pass the gases which have already been used once and then use them again and preferably electrically heated, as has been said above, or in any other manner which does not include a a noticeable reduction in their carbonic acid content, for example if they are heated indirectly in any way or by means of an explosive gas, the acid content
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carbon dioxide of the circulation gases increases and remains high.
Due to the release of carbonic acid, it is always necessary to extract a certain quantity of gas from the circulation circuit, but in the absence of additional air or other dilution gas, the extracted gas is substantially pure carbonic acid, possibly containing a small proportion of water vapor. This gas is very suitable for the manufacture of carbon dioxide snow, and the manufacture of carbon dioxide snow or dry ice with this gas is a feature of the invention.
The accompanying drawing shows in a purely schematic manner an apparatus suitable for carrying out the invention.
In this apparatus two hoppers 4 and respectively deliver a material resistant to heat, such as klinker and the raw material so as to form the layers 6 and 7 on a chain grid 1 circulating around the cylinders 2 and 3. The layer 6 protects the grid 1 against the action of very hot gases leaving the layer Z of raw material.
The circulation of the hot gases is ensured by a fan 8: after having been electrically heated by means of a hearth 16, the gases pass first into a hopper and then successively through the layer 7, the layer 6 and the grid 1. Then they arrive in a chamber 10 closed with respect to the grid 1 so that to leave it, the gases are forced to pass from the bottom up through the grid and the material to arrive in a pipe 11 connected to the side of the suction fan 8. A gasket 17 prevents gases from passing directly from the hopper into the pipe 11.
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On the suction side of the fan there is an adjustable damper 12, allowing make-up gas to arrive through a pipe 13, and on the discharge side of the fan there is an adjustable damper 14 which allows a certain quantity circulation gases to escape through a pipe 15.
The gases are heated in the hearth 16 to a temperature preferably equal to 1450 0. Passing through the layer 7, they heat the individual fine particles of the layer and the speed of the gas stream must be adjusted relative to that of the grid, so as to leave sufficient time for all the particles of the layer to heat up, calcine and sinter during their journey from the outlet of hopper 2 to seal 17.
The cooling gases of the chamber 10, which contain the carbonic acid given off in the case of raw materials for cement, are sucked through the hot layer and withdraw a certain amount of heat from it, so that the layer itself becomes cools.-
With the apparatus running, register 12 is closed and register 14 open so that the quantity of gas passing through pipe 15 is just equal to the quantity of carbonic acid given off from the raw material on the grid. The pipe 15 is connected to an apparatus producing dry ice or snow from carbon dioxide with air rich in carbonic acid.
If it is necessary to preheat the raw material by means of fuel mixed with it, the apparatus shown is modified so as to make
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pass the grate 1 with the layers 6 and 7 that it supports through a chamber in which air is drawn through the layers and burns the fuel before the grate passes under the hopper 9.