BE490653A - - Google Patents

Description

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  " Procédé et dispositif pour la calcination de la chaux". 



   La présente invention est relative à des perfec- tionnements apportés à la calcination de la chaux et elle vise particulièrement des perfectionnements dans le règlage des conditions qui règnent pendant cette calcination. 



   La chaux est de l'oxyde de calcium pur, mais elle est généralement constituée par de l'oxyde de calcium mélan- gé à des impuretés, telles que l'oxyde de magnésium. Le cal- caire, qui est du carbonate de calcium sensiblement pur, est généralement préféré comme matière de départ à partir de la- quelle on prépare la chaux, car les chaux à forte teneur de calcium sont plus solides, pour les applications à la con- struction, que celles qui contiennent un pourcentage considé- rable de magnésium. Elles conviennent mieux aussi pour faire du mortier, parce qu'elles s'éteignent plus facilement. 



  Toutefois, les calcaires contenant du magnésium peuvent ser- vir avantageusement de source de magnésium, lorsque la calci- nation est smivie d'une séparation appropriée. 



   Un avantage des chaux contenant des pourcentages élevés de magnésie consiste en ce que ces chaux particulières 

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 donnent un meilleur fini, et se lissent plus facilement, sous la truelle. La chaux a rarement la blancheur de la nei- ge, car elle contient généralement une certaine quantité d'impuretés, qui lui donnent une couleur grise ou jaune. 



  Ces impuretés sont principalement constituées par du fer et du manganèse. Certains procédés de calcination sont tels que les cendres du combustible employé pour la cuisson de la chaux provoquent une décoloration. La quantité de chaleur requise pour la calcination préalable de la chaux en vue d' en expulser l'acide carbonique, est théoriquement de 806 ca- lories-gramme par gramme d'oxyde de calcium, et de 733 calo- ries-gramme d'oxyde de magnésium. Les calcaires dolomitiques exigent donc moins de combustible que les calcaires riches en calcium.

   La température à laquelle le carbonate de calci- um se décompose est de 8980 C, sous la pression atmosphérique tandis que le carbonate de magnésium se décompose à 575  C sous la pression   atmosphéri que.   Les fours à chaux fonction- nent généralement à des températures allant de 900  à 1.100 C dans la zone de cuisson. Lorsqu'on emploie des températures de plus de 1.200  C dans la zone de cuisson la chaux est par- tiellement vitrifiée à la surface des morceaux, à cause de la combinaison de l'oxyde de calcium avec des impuretés (SiO2 et A1203) qui sont toujours présentes en petites quantités, même dans le calcaire le plus pur.

   Ces impuretés ont pour résultat que la chaux finale s'éteint très lentement et qu'une partie de cette chaux peut échapper à l'hydratation dans l'auge à mortier, et se dilater par la suite, en formant des soufflures dans l'ouvrage terminé. 



   Les divers procédés employés jusqu'ici pour prépa- rer la chaux ont consisté d'abord à employer des fours inter- mittents dans lesquels on charge ait d'abord le four avec des morceaux de calcaire de 5 à 20 cm de diamètre, après quoi on allumait un feu, généralement un feu de bois, sous le four, et l'on augmentait la température graduellement. Généralement au bout de 6 à 8 heures environ, la température désirée était 

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 obtenue, et l'on maintenait le four à cette température pen- dant deux jours environ, après quoi on laissait refroidir le calcaire, et on le retirait du four.

   On emploie aussi divers fours continus : 1 ) un four dans lequel on traite une charge mixte de calcaire et de combustible introduit en couches al- ternées ; 2 ) un four vertical à alimentation séparée dans le- quel le calcaire et le combustible ne sont pas mis en contact, et 3 ) un four rotatif. 



   Lorsqu'on emploie le four rotatif, on broie d'abord le calcaire pour obtenir des morceaux dont la grosseur va de 6 cm. environ et au dessous, jusqu'au poussier, et on l'in- troduit dans le four, qui est chauffé au gaz pauvre, à l'hui- le, ou au charbon pulvérisé. Les fours rotatifs sont mainte- nant employés généralement pour la calcination de la chaux de construction, lorsqu'on exige des débits de plus de 100 ton- nes par jour. En ce qui concerne ces divers procédés de fa- brication de la chaux on a généralement trouvé que l'on ne pouvait préparer que 4 tonnes 1/2 de chaux environ pour cha- que tonne de bon charbon bitumineux brûlé. 



   L'un des buts de la présente invention est de réali- ser un procédé continu, par lequel le calcaire puisse être réduit plus rapidement en oxyde de calcium, avec une dépense moindre de combustible. 



   Un autre but consiste à opérer à la température convenant le mieux pour la calcination des calcaires et de la dolomite. 



   Un autre but consiste à calciner sélectivement le carbonate de magnésium, de façon à faciliter la séparation des sels de magnésium par extraction, au moyen d'un solvant, de la matière calcinée sélectivement, par exemple au moyen d'ammoniaque. 



   Un autre but consiste à préparer de la chaux ne con- tenant pas de cendres. 



   Un autre but encore consiste à produire un gaz ri- che en pouvant être utilisé industriellement pour la pré- 

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 paration de gace sèche etc. 



   Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres, seront mieux compris après lecture de la description suivante, des- cription dans laquelle on se référera aux dessins annexés, dans lesquels: 
La figure 1 montre la disposition générale d'un appareil indiquant la circulation de la matière, et 
La figure 2 est une coupe d'une partie d'un autre mode de réalisation de l'appareil propre à l'application de l'invention. 



   Comme le montrent les dessins, le calcaire est ame- né sur un transporteur approprié, désigné par la référence 1 et représenté ici sous la forme d'une courroie sans fin, et il passe ensuite dans un broyeur 2, où la grosseur des mor- ceaux de calcaire est réduite à 25 mm de diamètre environ, après quoi le calcaire passe dans un pulvérisateur 3, où il est réduit en poudre telle qu'elle passe pratiquement en to- talité à travers un tamis de 100 mailles. On fait ensuite passer ce calcaire pulvérisé, au moyen du transporteur à vis 4, ou de tout autre transporteur approprié, dans un récipient 5. Ce récipient 5 se vide dans le tuyau 6, qui est muni d'une vanne 7 servant à régler la quantité de calcaire pulvérisé qui passe dans le tuyau 8.

   On fait arriver dans le tuyau 8 un gaz tel qu'un gaz de carneaux, de l'air, ou tout autre gaz inerte, arrivant par le tuyau 9. On peut utiliser tout gaz d'aération, mais on préfère généralement employer un gaz des carneaux, afin d'obtenir un gaz riche en CO2' Ce gaz flui- difie le calcaire pulvérisé, et le calcaire pulvérisé ainsi fluidifié est transporté par le tuyau 8 jusque dans une cham- bre de réaction 10. 



   Le calcaire pulvérisé, finement divisé, est fluidi- fié dans le tuyau 8 par le soufflage d'un gaz à travers la poudre, à une vitesse de l'ordre d'au moins 0,5 à 3 dm3 par Kg environ de poudre. La poudre fluidifiée devient semblable à un liquide, et elle possède beaucoup des propriétés hydrau- 

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 liques d'un liquide, en ce que : 
1. Cette poudre s'écoule dans des tuyaux sous l'ac- tion d'une force non équilibrée, telle que la gravité, des différences de pression, etc. 



   2. Elle tend à prendre la forme du récipient qui la contient; 
3. Elle s'écoule dans des conduits ou tuyaux avec accompagnement d'une chute de pression; 
4. Des joints à gac peuvent être réalisés, tout comme on emploie un liquide pour former un joint hydraulique dans un gazomètre; 
5. La poudre fluidifiée prend un "niveau" limite supérieur dans un récipient, lorsqu'on fait constamment arri- ver une certaine quantité de gaz d'aération à certaines vites- ses d'écoulement spécifiques. 



   Bien que la chaux dégage des gaz par décomposition, il faut, pour maintenir la fluidification, y faire arriver une quantité suffisante de gaz inerte, ou de gaz produit, ren- voyé en circulation. 



   Le calcaire pulvérisé et fluidifié est introduit, de préférence dans la partie supérieure de la chambre de réac- tion 10 au dessous du niveau réglé L du calcaire fluidifié, et au dessus de la grille G, chambre où il est d'abord séché, au moyen des gaz chauds ayant déjà été utilisés et provenant des sections inférieures. Ces gaz sont évacués par le tuyau 13, et extraits de la chambre de réaction, après être venus en con- tact avec le séparateur à cyclone 12, dans lequel les gaz et le calcaire pulvérisé et finement divisé sont pratiquement séparés, les fines étant renvoyées dans la partie supérieure de la chambre de réaction 10, par le tuyau 12. Ces gaz usés peuvent être utilisés pour fournir de la chaleur à une chau-   dière   chaleur perdue 14, avant d'être finalement évacués hors de l'installation par le ventilateur 15.

   Au fur et à mé- sure qu'il est séché, le calcaire pulvérisé et fluidifié s'é- coule continuellement par gravité, en débordant la chicane 16, 

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 qui est munie d'un papillon 17 pouvant être actionné à la main ou mécaniquement, et il passe dans la partie inférieure, ou section de calcination 18, de la chambre de réaction 10, où l'on fait arriver du combustible, tel que l'huile ou du charbon pulvérisé, avec de l'air ou de l'oxygène, dans sa partie inférieure, par le tuyau 20. Un gaz fluidifiant peut être également introduit par la conduite 19, afin de facili- ter l'écoulement des solides vers le bas, dans le canal déli- mité par la chicane 16 et la paroi de la chambre 10.

   En ve- nant en contact avec le calcaire pulvérisé, les produits de la combustion du combustible, et l'oxygène, portent la tempé- rature jusqu'à la valeur désirée, soit 9000 à   1.1000   C, pour libérer l'acide carbonique. La chaux est retenue dans la sec- tion de calcination 18 jusqu'à ce que le C02 qu'elle contient soit sensiblement dégagé en totalité. Une température unifor- me est maintenue dans le lit de solides fluidifiés, dont le niveau supérieur est L, car la turbulence est si grande qu'il existe aucune chute de température appréciable. 



   On obtient un brassage satisfaisant de la chaux à l'état de fluidification avec, pour conséquence, de bons ren- dements en produit final, mais lorsqu'on désire une extrême pureté de la chaux finale, on effectue l'opération de préfé- rence par étages, c'est-à-dire qu'on peut prévoir, dans le cas cité précédemment deux ou plus de deux appareils de réac- tion, ou étages de réactionw La durée de séjour ou durée de réaction est réglée par la vitesse d'extraction des solides au moyen de la vanne 22 et par la vitesse de renvoi de la chaux dans le cycle opératoire par les tuyaux 34 et 37, ainsi qu'on l'a décrit précédemment. 



   On peut faire varier la durée de séjour, dans cha- cun des étages, entre des limites raisonnables : 
1. en renvoyant dans le circuit une partie de la chaux passant d'un étage à l'autre, c'est-à-dire en la ren- voyant dans l'étage précédent (lorsqu'on emploie plus de deux étages de calcination); 

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2. en utilisant un certain nombre de sections de diamètres variables; 
3. en utilisant des sections ou étages de profon- deur variable; 
Pour des produits chimiques d'une extrême pureté (et en raison de la contamination résultant de l'alimentation: un expédient permettant de parfaire la purification consiste- rait à terminer la décomposition sur un transporteur à cour- roie, à vis, ou du type   Redler,   après l'extraction des soli- des fluidifiés contenus dans la chambre.

   Pour des matières telles que la chaux, toutefois, ceci représenterait un raffi- nement extrême, car ces matières sont généralement mélangées avec des matières inertes, lorsqu'on les emploie. 



   La hauteur du calcaire fluidifié, dans la section supérieure de l'appareil de réaction 10, est celle qui est nécessaire pour maintenir l'écoulement à travers le papillon 17. D'une façon analogue, la hauteur de la matière fluidifiée dans la section de base, est celle qui est nécessaire pour obliger la matière à passer par les vannes 22, 35, et.. 



  La matière pulvérisée et fluidifiée descend de la chambre de réaction 10, après avoir été décomposée et transformée en chaux, en passant par le conduit de sortie 21, qui est muni d'une vanne 22 et d'un refroidisseur 23. On peut, de même, introduire des gaz dans ce conduit de sortie 21, au moyen des tuyaux 24 et 25, pour aider à l'écoulement de la chaux pro- duite, lorsqu'elle arrive à la base du conduit de sortie 21, où une vis d'Archimède, ou un autre type de transporteur, par exemple, une arrivée de gaz 30, sert à faire passer la chaux, par le tuyau 26, jusque dans le récipient 27, depuis lequel la chaux est extraite par le tuyau 28, muni d'une vanne 29, pour être conduite à l'emballage. On peut introduire du gaz sec, au moyen du tuyau 31, pour maintenir la chaux terminée à l'état fluide, pendant qu'elle arrive dans le récipient 27. 



  Un filtre à sac (non représenté) est monté au sommet du réci- pient 27, pour recueillir la chaux et la séparer des gaz, les      

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 quels sont expulsés par le tuyau 32. 



   Suivant une variante de réalisation, la chambre de réaction 10 peut être munie d'un échangeur de chaleur 36, par lequel on fait passer une partie de la chaux provenant du tuy- au 21, au moyen du tuyau 34, qui est muni d'une vanne 35, la chaux qui sort de l'échangeur de chaleur 36 étant renvoyée dans la chambre de réaction 10, par le tuyau 37. Un tuyau d'aération 38 sert à amener du gaz qui maintient la chaux à l'état de fluidité et favorise l'écoulement des matières.

Claims (1)

1. RESUME.

   A. Dans la fabrication de la chaux, les perfectionne- ments qui consistent à conduire la calcination d'une matière formant de la chaux, matière qui est finement divisée, dans une zone de calcination, pendant que cette matière se présen- te sous la forme d'un lit dence de solides fluidifiés, se com- portant comme un liquide, et formant un niveau limite supéri- eur, dans cette zone de calcination.

   B. Procédé suivant le paragraphe A, dans lequel la ma- tière de départ utilisée est du calcaire dolomitique, la cal- cination étant effectuée d'abord à une température inférieure à celle de la calcination de la chaux, mais supérieure à celle de la calcination du carbonate de magnésium, l'oxyde de magné- sium étant dissous sélectivement, et séparé de la matière cal- cinée, le produit raffiné étant ensuite calciné aux températu- res de calcination de la chaux.

   C. Procédé suivant les paragraphes précédents, dans lequel : 1. ) la fluidification est effectuée au moyen d'un gaz d'aération, et l'on fait donc passer un gaz à travers le lit fluidifié de matière produisant de la chaux, et broyée, ce passage ayant lieu à une vitesse telle qu'elle maintienne un niveau limite supérieur, de matière fluidi- fiée, et une turbulence suffisamment grande pour assurer une température sensiblement uniforme dans toute la zone <Desc/Clms Page number 9> de calcination.

   2. ) On fluidifie une matière donnant de la chaux, fine- ment divisée et passant pratiquement entièrement à travers un tamis de 100 mailles, cette fluidification étant effectuée à l'aide d'un gaz d'aération, on soumet le calcaire finement broyé et fluidifié à une température allant de 900 à 1.100 C dans une zone de calcination, pendant qu'il se présente sous la forme d'un lit dense de solides fluidifiés, et l'on fait passer un gaz à travers ce lit fluidifié de calcaire broyé, le gaz passant à une vitesse telle qu'il maintient un niveau limite de matière fluidifiée et une turbulence suffisamment grande pour assurer une température sensiblement uniforme dans toute la zone de calcination.

   3. ) On ajoute suffisamment de gaz pour que la poudre fluidifiée se comporte comme un liquide, on soumet cette pou- dre fluidifiée, dans une zone de séchage, et pendant qu'elle constitue un lit de solides fluidifiés se comportant comme un liquide, et formant un niveau limite supérieur dans cette zone de sèchage, à une température suffisante pour chasser l'humidité et soumettre la poudre, fluidifiée d'une façon analogue dans une zone de calcination, à une température su- périeure et suffisante pour libérer l'acide carboni que.

   4. ) On assure l'introduction d'un mélange de matière donnant de la chaux, finement divisée, et de gaz, dans une zone de réaction, la vitesse du gaz étant maintenue à une va- leur suffisante pour former une masse fluidifiée de matière pulvérisée, et établissant un niveau à l'intérieur de cette zone de réaction, l'espace qui se trouve au dessus de ce ni- veau étant rempli d'une suspension ayant une concentration relativement basse en particules solides, dans un gaz ou une vapeur, et l'on ajoute une quantité suffisante de gaz à tem- pérature élevée, de façon à entretenir dans la zone de réac- tion une température allant de 900 à 1.100 C, et à main- tenir le niveau à la hauteur voulue, dans cette zone de réac- tion, en réglant la quantité de gaz et de particules solides <Desc/Clms Page number 10> extraites de cette zone de réaction.

   5. ) On part d'une suspension de matière donnant de la chaux finement divisée, et on l'introduit dans une zone de réaction, avec une quantité suffisante de vapeurs , pour former une masse fluidifiée se comportant comme un liquide, et formant un niveau limite supérieur. On ex- trait continuellement une fraction de la masse fluidifiée , pour l'envoyer dans une deuxième zone de réaction, où une température de 9000 à 1.100 C est maintenue, et l'on extrait continuellement la chaux de cette deuxième zone de réaction.

   6. ) On ajoute continuellement un gaz chaud à une matière donnant de la chaux, et finement divisée pour passer par un tamis de 100 mailles, de façon que le cal- caire pulvérisé forme continuellement une poudre fluidi- fiée, on ajoute suffisamment de gaz chaud à la poudre fluidifiée pour élever sa température, et chasser l'humi- dité, et on ajoute continuellement des vapeurs plus chau- des à la poudre fluidifiée, en quantité suffisante pour évacuer l'acide carbonique, ce gaz chaud et ces vapeurs plus chaudes arrivant à une vitesse d'écoulement capable de maintenir un niveau limite supérieur de matière solide fluidifiée.

   7. ) Une turbulence suffisante de la poudre fluidifi- ée est entretenue, de manière à maintenir une température uniforme dans toute la poudre pulvérisée, pendant l'ex- pulsion de l'acide carboni que.

   D. Appareil pour la production de chaux à partir de matières contenant du carbonate de calcium, cet appareil comprenant une chambre de réaction verticale, un fond perforé pour cette chambre de réaction, et divisant ladite chambre en une zone de réaction supérieure et une zone de réaction infé- rieure, en réservant un espace ouvert de section transversale notable, dans son plan horizontal ;

   chicane verticale à l'intérieur de cet espace ouvert, cette chicane verticale <Desc/Clms Page number 11> ayant une section transversale telle qu'elle s'adapte, étroi- tement à l'intérieur de cet espace ouvert, ladite chicane s'étendant sur une longueur notable dans ces zones de réac- tion, la zone supérieure et la zone inférieure, sans attein- dre toutefois l'extrémité supérieure ni l'extrémité inférieu- re de la chambre de réaction verticale, afin de former un pas- sage vertical ouvert, allant de la zone de réaction supérieure à la zone de réaction inférieure ; moyens propres à admet- tre dans la zone de réaction supérieure la matière donnant la chaux, finement broyée ; moyens propres à admettre un gaz combustible et un gaz oxydant dans la zone de réaction infé- rieure ;

   des moyens propres à admettre un gaz dans le passage vertical en question ; moyens propres à extraire du gaz vers le haut, hors d'une partie supérieure de la zone de ré- action supérieure, et des moyens propres à extraire de la chaux fluidifiée vers le bas, hors de la zone de réaction inférieure.

   E. Appareil suivant le paragraphe D, en outre caracté- risé en ce que : 1. ) une vanne réglable est montée à l'intérieur du passa- ge vertical mentionné, cette vanne étant destinée à com- mander l'écoulement de matière solide fluidifiée, dans ce chemin vertical.

   2. ) il comprend des moyens servant à effectuer la sépa- ration entre le gaz et les particules solides en suspen- sion dans ce gaz, et des moyens par lesquels les particu- les solides ainsi séparées sont renvoyées dans la zone de réaction supérieure, ces moyens étant disposés sur le trajet du gaz extrait de cette zone de réaction supéri- eure.

   3. ) des dispositifs échangeurs de chaleur sont reliés aux moyens servant à extraire la chaux fluidifiée, ces échangeurs de chaleur servant à régler la température de la chaux fluidifiée et à renvoyer dans l'opération cette chaux fluidifiée extraite de la chambre. frivoles le