<Desc/Clms Page number 1>
pour " Procédé et appareil de fabrication de produits à base de magnésie et de carbonate de calcium en particulier pour l'épuration des eaux".
On a proposé divers procédés en vue de l'obtention de mélanges de magnésie et de carbonate de calciumà partir de miné- raux naturels. Tous ces procédés comportent la calcination de la dolomie mais les conditions d'exécution de ce traitement ont fait l'objet de propositions nombreuses, variées et souvent conradic- toires. Diverses gammes de températures ont été envisagées sans que l'on parvienne au résultat idéal, celui du maintien de tou- t e la chaux sous forme de carbonate et de toute la magnésie à l'état non carbonate.
On a reconnu, il y a une trentaine d'années qu'il était avantageux de faire régner une certaine pression d'anhy- dride carbonique au-dessus de la dolomie en cours de calcination
<Desc/Clms Page number 2>
à des températures de 700 à 9000 et,à cet effet, d'effectuer la calcination dans des cornues fermées munies d'un régulateur de pression tel qu'un tube de dégagement de gaz plongeant dans un liquide. On admettait d'ailleurs que, dans ces conditions, le carbonate de calcium ne se décomposait pas. Un sérieux inconvé- nient, du point de vue industriel, était que la production s'ef- fectuait par charges successives et non d'une façon continue.
De plus, dans l'ignorance des phénomènes de décarbonatation et de recarbonatation qui se produisent à certaines températures on était exposé à évacuer prématurément des cornues un produit ren- fermant encore de la chaux libre.
Plus récemment, on a proposé de calciner la dolomie dans une atmosphère enrichie en gaz carbonique mais sans l'appli- cation d'une pression, ce qui permettait d'opérer facilement en continu dans un four tubulaire rotatif; toutefois, après la cuis- son, on soustrayait rapidement le produit à l'atmosphère chargée de gaz carbonique et on le laissait ensuite se refroidir, afin, eatimait-on, d'éviter l'altération du produit. Or, une telle pra- tique va à l'encontre de l'obtention d'un produit exempt de chaux libre, ainsi que l'ont montré les recherches effectuées par le demandeur.
Le demandeur a trouvé en effet qu'à l'air libre, la perte d'anhydride carbonique, au cours de la calcination de la dolomie, dépendait non seulement de la température de calcination mais aussi, et dans une grande mesure, de la durée de l'opération; ainsi la perte qui correspond à la transformation intégrale du carbonate de magnésium en magnésie est obtenue avec certaines do- lomies après un maintien prolongé à une température nettement in- férieure à 700 mais après un maintien de courte durée à une tem- pérature excédant nettement 700 ; en outre, dans les deux cas, une fraction importante du carbonate de calcium est transformée en chaux.
En revanche, le demandeur a trouvé que l'exécution de
<Desc/Clms Page number 3>
la calcination dans une atmosphère d'anhydride carbonique condui- sait à des résultats très différents : en premier lieu, on cons- tate que la présence d'anhydride carbonique retarde considérable- ment la formation de chaux sans empêcher la formation de magnésie; en second lieu, on observe que dans une gamme de températures re- lativement étendue, la calcination donne lieu à la décarbonatation élective du sel de magnésium sans formation appréciable de chaux libre;
de toute façon, la chaux qui a pu se forcer présente, du fait de sa formation à l'état naissant, une très grande propen- sion à se recombiner à l'anhydride carbonique dès que la tempé- rature baisse et, en définitive, la chaux libre disparaît jus- qu'à concurrence de moins d'un pour cent en poids de la masse to- tale. Ainsi des échantillons calcinés à 7700 et 780 respective- ment dans une atmosphère d'anhydride carbonique ont accusé une teneur totale de 0,52 et 0,65% en chaux ; lateneur en chaux à la surface était nulle dans les deux cas. 11 est donc possible d'aboutir à un produit donnant entière satisfaction sans qu'il faille, grâce au travail en présence de gaz carbonique, recher- cher une très grande précision dans la valeur de la température maximum de calcination.
La présente invention comprend, en premier lieu, un procédé suivant lequel on traite en présence d'anhydride carbo- nique, à une température de 500 à 800 , un produit, éventuelle- ment hydraté, de la calcination de dolomie, avec cette particu- larité qu'après passage par la température maximum on laisse re- froidir ou l'on refroidit le produit en présence d'anhydride carbonique. Cette phase de refroidissement en présence d'anhy- dride carbonique est essentielle car, aux températures relati- vement basses avoisinant la température ambiante, l'aptitude de la chaux à se recarbonater est devenue extrêmement faible alors qu'elle est grande à de plus hautes températures.
L'avantage primordial de ce procédé est que la teneur du produit du traitement par l'anhydride carbonique, en chaux )
<Desc/Clms Page number 4>
libre, est très faible et que, de toute façon la chaux libre qui peut y figurer se trouve à coeur, dans les morceaux de ce produit, et non en surface de sorte que sa présence n'est pas préjudiciable.
Le procédé comporte en particulier, deux modes d'exé- cution importante au point de vue industrie.
Suivant l'un de ces modes d'exécution, l'on soumet de la dolomie crue à une cuisson, dans une enceinte close ou prati- quement close, en présence d'anhydride carbonique, à une tempé- rature croissant graduellement jusqu'à une valeur de l'ordre de 700 à 8000 puis décroissant à partir de cette valeur.
Pour la mise en oeuvre du procédé sous cette première forme d'exécution, il y a avantage à faire cheminer la dolomie en continu à travers une enceinte qui comporte successivement une zone de chauffage et une zone de refoidissement et qui est organisée de manière à exclure l'entrée de l'air atmosphérique.
On peut, à cet effet, utiliser un four dont un exemple de réali- sation sera décrit plus loin.
En pratique, il y a avantage à porter la dolomie aussi vite que possible à la température maximum choisie dans l'in- tervalle 500 à 800 . L'on réduit ainsi la possibilité de trans- formation du carbonate de calcium en chaux libre. De plus, il est préférable de prendre cette température maximum dans la gam- me 700 à 8000 car on constate qu'en atmosphère de CO2, les per- tes de CO2 par la dolomie aux températures de cette gamme va- rient peu par rapport à celle qui correspond à la décarbonata- tion totale et exclusive du carbonate de magnésium;
au contrai- re, i l'on calcine dans une atmosphère pauvre en CO2,la perte de CO2 par la dolomie augmente brusquement d'une température à une autre très voisine si bien que l'on dispose d'un intervalle trop étroit, industriellement, pour obtenir un produit pratique- ment exempt de chaux libre. Il y a également avantage à mainte- nir peu de temps la température maximum, afin de réduire la pos- sibilité de formation de chaux libre ; durée de 2 à 15 minutes
<Desc/Clms Page number 5>
environ est recommandable. Finalement, pour le refroidissement à partir de la température maximum, en atmosphère de CO2, jus- qu'à une température de 500 à 600 , une durée de 5 à 30 minutes s'est révélée préférable.
Suivant un second mode d'exécution de l'invention, on soumet au traitement thermique, en présence d'anhydride carbonique, de la dolomie qui, de la manière connue, a été préalablement calcinée jusqu'à décarbonatation complète ou à peu près complète, puis hydratée et enfin granulée.
Alors que, dans le premier mode d'exécution, il se dégage plus d'anhydride carbonique qu'il n'en est réabsorbé et que, par conséquent, une fois atteint un état de régime, aucun apport extérieur d'anhydride carbonique n'est nécessai- re, il faut, dans ce second mode d'exécution, amener de l'anhy- dride carbonique d'une source extérieure.
A cet effet, il est commode d'utiliser du gaz de combustion, éventuellement débarrassé de constituants réactifs autres que l'anhydride carbonique ; on peut également utiliser du gaz provenant de la décarbonatation de minéraux naturels, en particulier du gaz de fours à chaux, de fours à dolomie, etc...; plus spécialement, on peut grouper une installation de mise en oeuvre du procédé selon le premier mode d'exécution et une ins- tallation de mise en oeuvre suivant le second mode, de telle façon que l'excès de gaz carbonique provenant de la première assure dans la seconde la création d'une atmosphère de ce gaz et, éventuellement, fournisse un appoint de calories.
Si l'on utilise, comme source unique ou complémen- taire d'anhydride carbonique, les gaz de combustion venant du foyer destiné à assurer le chauffage, -en particulier des gaz de combustion d'hydrocarbure, ou plus généralement si l'on se sert d'anhydride carbonique accompagné d'autres gaz ou de va-
<Desc/Clms Page number 6>
peurs, il convient de tenir compte de la dilution de l'anhy- dride carbonique ( par exemple par l'azote et la vapeur d'eau) et de modifier en conséquence la vitesse de passage de la ma- tière première olide dans l'enceinte de traizement; celle-ci peut .notamment, être un four analogue à celui qui convient à la mise en oeuvre du procédé suivant le premier mode d'exécu- tion.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée, les particula- rités qui rassortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fige 1 est une coupe longitudinale d'une par- tie d'un four de traitement thermique. la fige a est une coupe par II-II de la fig. 1 du massif contenant le foyer.
Les fig. 3 à 5 sont des coupes transversales par III-III, IV-IV et V-V de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue en élévation, avec arrache- ment, de l'extrémité de sortie du four et d'un collecteur qui y est adjoint.
Le four représenté à titre d'exemple comprend tout d'abord un tube 1 en matière réfractaire possédant une grande conductibilité calorifique. Il peut être réalisé en carborundum en raison de sa grande conductibilité calorifique mais plus généralement en toute autre matière réfractaire, même en fonte ou en acier réfractaire. Ce tube est placé dans une enveloppe métallique 2, composée de tronçons jointifs as- semblés par des cornières 3 et l'enveloppe est munie inté- rieurement d'un garnissage réfractaire 4 laissant, entre sa paroi intérieure et le pourtour du tube 1, un passage de gaz
<Desc/Clms Page number 7>
5. Le garnissage 4 ne règne que sur une partie de la longueur de l'enveloppe 2; au-delà de l'extrémité de ce garnissage et au voisinage de celle-ci, l'enveloppe comporte des trous de sortie d'air 6.
Comme le montre plus particulièrement la fig. 3, le garnissage 4 présente de loin en loin des parties radiales 7 en saillie vers l'intérieur qui maintiennent le tube 1 à l'écartement convenable. Dans la portion de l'enveloppe 2 non revêtue de garnissage, des colliers 8 entourant le tube 1 et reliée à cette enveloppe par soudure jouent le même rôle que les parties 7 (fig. 5). La portion non garnie est séparée de la portion garnie par un anneau métallique 9 lui-même revêtu de garnissage réfractaire en 10 et l'enveloppe 2 ainsi que son garnissage annulaire 4 sont percés d'ouvertures de sortie de gaz 11.
Dans l'exemple du dessin, l'enveloppe 2 et le tu- be 1 sont soutenus dans une position légèrement inclinée sur l'horizontale par deux massifs dont l'un contient un foyer et l'autre une cheminée de départ de gaz de combustion.
Le premier massif, en matériaux réfractaires, est entouré d'une enveloppe métallique 12 et creusé d'une chambre 13 formant foyer avec l'orifice de passage 14 pour un ou plu- sieurs brûleurs d'hydrocarbures (fuel-oil par exemple ); à l'arrière cette chambre 13 communique avec un collecteur 15 de départ de gaz de combustion dans lequel débouche l'enve- loppe 2, celle-ci reposant sur un collier métallique 16 porté par la façade arrière du massif. Un joint d'étanchéité 17 par exemple en bourre d'amiante, est maintenu entre ce collier, la façade de l'enveloppe 12 et l'enveloppe 2.
Le tube 1 tra- verse le collecteur 15 et s'engage dans un passage 18 auquel
<Desc/Clms Page number 8>
aboutit une cheminée de descente des matières à traiter 19; une bride 20, prévue sur le pourtour du tube 1, et un joint 21 assurent l'étanchéité de façon à éviter le passage du gaz de combustion dans la chambre 19.
Le second massif 22 est percé d'un trou incliné dans lequel s'engage et peut tourner l'nveloppe 2; il com- porte intérieurement une chambre collectrice de gaz de com- bustion 23 dans laquelle débouchent les ouvertures 11 et qui eat munie d'une cheminée de départ 24. Le tube 1 est muni, à son extrémité de sortie, d'une porte 27 rappelée en permanen- ce à sa position de fermeture ( ce que l'on a schématisé par la représentation d'un contrepoids 28) de manière à limiter les pertes d'anhydride carbonique.
Lorsque le four est utilisé pour le traitement de dolomie par le procédé faisant l'objet de l'invention, on brûle dans la chambre 13 un hydrocarbure tel que du fuel-oil en réglant la marche de manière à porter le tube 1 à la tempé- rature requise, le chauffage étant assuré par les gaz decom- bustion qui s'engagent dans le collecteur 15 puis dans la chemise 5 pour sortir par les ouvertures 11, la chambre 23 et La cheminée 24. En même temps l'on introduit, suivant le pre- mier mode d'exécution du procédé, de la dolomie crue par la cheminée de descente 19 et l'on fait tourner l'ensemble 1, 2, S (par des moyens de tout type convenable non représentés).
La dolomie progresse dans le ube 1 vers la droite, s'y cal- cine en perdant de l'anhydride carbonique puis se refroidit par suite de la circulation d'air dans la portion non garnie de l'enveloppe 2 (flèche f). L'anhydride carbonique s'accu- mule dans le tube 1 dont, peu à peu, il chasse l'air ; undis- positif d'étanchéité peut être prévu a l'extrémité de sortie du tube 1 pour éviter toute rentrée d'air et, à l'extrémité d'entrée de ca tube ou dans le haut de la cheminée 19, un col-
<Desc/Clms Page number 9>
lecteur peut être aménagé pour la/captation de l'anhydride carbonique en excès.
Pour la mise en oeuvre du procédé suivant le se- cond mode d'exécution, on peut prévoir, ainsi qu'il est indi- qué en traits mixtes sur la fig 1, un dispositif d'introduc- tion de gaz carbonique dans le tube 1, sous la forme d'une dérivation de gaz de combustion; à cet effet, le premier mas- sif peut comporter des canaux 25. 26 partant du foyer 13 et aboutissant en regard de l'entrée du tube 1.
Le four dont un exemple de réalisation vient d'être décrit, qu'il aoit fixe ou tournant, peut servir à d'autres fins qu'à la mise en oeuvre du procédé faisant l'ob- jet de l'invention, c'st ainsi qu'on peut l'appliquer au trai- tement de matières contenant ou pouvant contenir des composés sulfureux, chlorés, nitreux ou carbonatés donnant lieu, en cours de pyrogénation, à des gaz dont l'action à la températu- re de traitement est plus ou moins nuisible aux parois des fours.
Dans certains cas, ces gaz seront condensés et lorsqu'ils sont pollués, les liquides auxquels ils donnent lieu seront plus ou moins souillés d'impuretés difficiles $ éliminer.
Le four a également son application lorsqu'il s'agit de la décarbonatation de carbonates naturels simples ou isomorphes, du carbonate de calcium, par exemple le carbo- nate de magnésium, la dolomie carbonate double de calcium et le magnésium, le carbonate de zinc etc..., ainsi que tous composés organo-magnésiens ou organo-zinciques; il est parti- culièrement apte au traitement des schistes contenant du soufre,' des bitumes et autres composés schisteux.
<Desc/Clms Page number 10>
La calcination en présence d'anhydride carboni- que qui nécessite le chauffage indirect n'est utile que pour des températures supérieures à 5000 ou 600 selon les cas.
Dès lors, on peut porter la matière à traiter jusqu'au voisinage de cette température de 500 ou de 6000 par chauffage direct, en particulier au moyen du gaz s'échap- pant par la cheminée 24. Dans l'exemple du dessin, on a fi- guré, à cet effet, une canalisation 29 partant de la cheminée 24 et débouchant dans un tube rotatif 30 par lequel la ma- tière première à traiter est déversée dans la cheminée 19.
Ce tube de réchauffage 30 peut être construit très simplement en tôle et recevoir la matière, à l'extrémité non représentée, par exemple par une trémie. En 31 est indiqué un joint d'é- tanchéité.
Il n'y a d'ailleurs aucun'inconvénient à chauffer directement avec les gaz, de 0 à 500 ou 600 / la dolomie crue ou les grains de dolomie décarbonatée.
L'utilisation du tube de réchauffage 28 permet donc d'utiliser les calories des gaz très chauds qui sortent du four pour chauffer la dolomie jusqu'à une température de 500 à 600 ce qui permet de n'avoir à produire, dans le four à chauffage indirect, qu'une élévation de température de 2000 environ.
Dans l'exemple de la fig. 6, un collecteur désigné dans son ensemble par 32 est adjoint à l'extrémité de sor- tie du tube réfractaire 1.
Le collecteur 32 comporte un manchon 33 dans lequel s'en- gage l'extrémité du tube 1, et qui, comme ce tube, est pour- vu d'anneaux 34 alternant avec les anneaux 35 du tube 1 pour former un joint d'étanchéité à labyrinthe. A sa base,
<Desc/Clms Page number 11>
le collecteur 32 communiqua, par une trémie 36, avec un tube 37 qui est traversé, dans le haut, par un registre coulissant 38 et qui est fermé, à sa base, par une porte 39 supportée à pivot en 40 et munie d'un levier de manoeuvre 41. Ainsi est formé un sas que l'on remplit de manière à éva- cuer en tirant puis repoussant le registre 38 et que l'on vide ensuite en faisant tourner la porte 39 autour de son pivot 40 sans qu'il se produise de rentrée d'air appré- ciable dans le four.
Le collecteur 32 est, en outre, muni de moyens de refroidissement, soit extérieurement, soit intérieurement, soit à la fois à l'extérieur et à l'intérieur. Dans l'exemple du dessin, le collecteur 38 ainsi que la trémie 36 et le tube 37 sont pourvus, extérieurement, d'ailettes 42; de plus, la trémie 36 et le collecteur 32 sont traversés par une tuyau- terie véhiculant un fluide de refroidissement. On a supposé ici que la tuyauterie comprenait un tube 43 muni d'ailettes extérieures 44 et alimenté en air par un ventilateur 45.
- REVENDICATIONS -
1. Procédé de fabrication de produits à base de magnésie et de carbonate de calcium, procédé suivant lequel on traite, en présence d'anhydride carbonique, à une tempéra- ture de 500 à 800 , une matière première qui est le produit, éventuellement hydraté, de la calcination de la dolomie, avec cette caractéristique qu'après avoir soumis la matière pre- mière à la température maximum envisagée pour le traitement, on la laisse refroidir ou on la refroidit en présence d'anhy- dride carbonique.