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La déshydratation des corps à forte teneur en eau, que l'on conduit par chauffage direct ou.indirect dans les dispositifs les plus divers tels que tambours, fours tournants, fours à cuve etc, est rendue difficile, dans bien des cas, par la formation de grumeaux, de fragments et de grenaille. Il s'ensuit souvent une déshydratation insuffisante à l'intérieur de ces grumeaux, et un surchauffage de leur partie extérieure.
L'invention a pour objet un procédé pour la déshydratation des corps à forte teneur en eau, qui consiste à
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traiter la matière à déshydrater, en une couche tourbillonnante à l'aide de gaz à 900-1200 environ, à amener la matière dans la couche tourbillonnate de' façon telle que, par la vaporisa- tion de l'eau, la température dans la couche tourbillonnante s'établisse à environ 100-200 , à séparer la poussière du gaz d'échappement qui est maintenu à une température un peu supérieure au point de rosée, et à mélanger la poussière, aà peu près à cette même température, avec la matière à déshydrater.
Le procédé est tout aussi bien applicable à des substances humides présentant une humidité plus ou moins adhérente, qu'à des sels secs qui ont une forte teneur en eau de cristallisation et fondent en se déshydratant.
Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comprend essentiellement une chambre de combustion dans laquelle on chauffe directement le gaz de séchage, de préférence l'air, un four à tourbillon auquel on amène le gaz de séchage, un dispositif mélangeur et transporteur pour la matière à déshydrater, lequel est de préférence constitué par une vis double à nettoyage automatique, et dans lequel la matière à déshydrater se mélange intimement à la poussière formée, un dispositif d'évacuation de la matière déshydratée, une sortie pour les gaz d'échappement, dans laquelle est installé un séparateur de poussières, et un dispositif qui conduit la poussière séparée à la vis double.
Pour réaliser le procédé, on chauffe directement le gaz de séchage, principalement l'air, dans la chambre de combustion, par exemple à l'aide de gaz de distribution, de fuel-oil, de poussier de charbon, et il est refoulé, dans la charge, avec les gaz de combustion, à travers les ouvertures du fond du four à tourbillon.
On élève la température du
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mélange de gaz chauds autant que le permet la matière du fond du four à tourbillon ; le cas de matériaux métalliques, jusqu'à environ 900-1000 , dans le cas de matériaux céramiques jusqu'à environ 1200 . Dans la couche tourbillonnante, on introduit continuellement assez de matière première pour que la température dans la couche tourbillonnante s'établisse à 100-200 environ par la vaporisation spontanée de l'eau.
Avec cette basse température, le gaz d'échappement quitte le four à tourbillon en entraînant de la vapeur d'eau et de la poussière
De cette façon, on obtient une utilisation très poussée de la chaleur fournie, et en même temps on conduit la déshydratation avec la plus faible quantité de gaz possible, de sorte que l'usure des grains et la quantité de poussière entraînée attei- gnent des valeurs minima. Du gaz d'échappement, on sépare la poussière volante à environ 100-200 , dans des chambres, cyclones ou autres séparateurs de poussière usuels, la tempé- rature du gaz d'échappement étant un peu supérieure au point de rosée. Du séparateur de poussières, on conduit la poussière vers la matière brute et on la mélange intimement à celle-ci dans un dispositif mélangeur et transporteur, de préférence dans une vis double à nettoyage automatique.
Dans certains cas, il est avantageux que ce dispositif mélangeur et transporteur soit équipé d'un échangeur de chaleur pour refroidir ou chauf- fer. En mélangeant la poussière volante à 100-200 avec la matière brute, on obtient l'avantage d'obtenir un ameublisse- ment désirable de la matière brute introduite dans le four à tourbillon, et d'éviter la formation de grumeaux et l'agglomé- ration de la matière brute dans le four à tourbillon. Suivant la nature de la matière à traiter, il peut être nécessaire d'incorporer, en plus de la poussière volante, une matière
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fine supplémentaire, ce que l'on peut faire en utilisant une poussière quelconque ; depréférence on se servira pour cela du produit final finement divisé ou pulvérulent.
En outre, on assure ainsi une distribution uniforme de la matière, même avec une grande section transversale de four, de sorte que les mouvements tourbillonnants et aussi la distribution de tempé- rature dans le four sont uniformes* Un autre avantage réside dans le fait que toute la poussière volante est liée, par adhérence dans le cas d'une matière humide, ou, dans le cas des cristaux à bas point de fusion, par agglomération après fusion locale des cristaux les plus voisins . On obtient ainsi un pro- duit final homogène, de composition uniforme et de granulome tria uniforme.
Sur la figure ci-jointe, on a représenté schématiquemet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Sur la figure, la chambre de combustion 1, avec les brûleurs 2, la sortie de cendres 3, le manomètre 4, le thermocouple 5, est disposée sous le four à tourbillon 6. Le four à tourbillon 6 est muni de la grille 7, des thermocouples 5, du dispositif d'évacuation
8 et de la conduite à gaz d'échappement 9. Dans la conduite à gaz d'échappement 9 se trouve le manomètre 4. La conduite à gaz d'échappement 9 débouche dans le dépoussiéreur 10. La poussière séparée dans celui-ci est conduite, par l'intermé- diaire du dispositif de dosage 11, au dispositif mélangeur et d'alimentation 12, dans lequel arrive également la matière humide venant du réservoir 13.
Le dispositif mélangeur et d'alimentation 12 introduit dans le four à tourbillon le mélan-' ge de poussière volante et de matière humide. Le gaz d'échap- , pement est évacué du dépoussiéreur 10 par la tubulure 14.
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EXEMPLE 1
Dans,un four cylindrique à tourbillon d'une section transversale de 5 m2 muni d'une grille finement perforée en métal inoxydable à chaud, se trouvent 2500 à 3500 kg de sulfate ferreux monohydraté sec, qui est maintenu en mouvement tourbillonnant vif par un courant d'air chauffé à 900-950 dans la chambre de combustion qui précède grâce à une flamme directe de fuel-oil. Au moyen d'une vis double, on introduit continuellement dans le four un mélange homogénéisé de 6000kg/h de sulfate ferreux commercial (contenant 300 kg d'humidité adhérente et 2600 kg d'eau de cristallisation), et environ 1000 kg de poussière volante de monohydrate (à 1000 environ)* L'énergie calorique introduite avec le courant de gaz sert à vaporiser par heure 2500 kg d'eau soustraite au sulfate.
De ce fait, la température dans la couche tourbillonnante se maintient à 120-150 . Le courant de gaz chargé de vapeur et de poussière, qui s'échappe à cette température, est dépoussiéré dans deux cyclones isolés thermiquement, et la poussière chaude est mélangée constamment au sulfate frais. Comme produit sec, on obtient par heure 3500 kg de sulfate ferreux monohydraté, que l'on sort continuellement du four par un'tube d'évacuation avec fermeture réglable à volet. Les cristaux de sulfate ont une grosseur de 0,1 à 0,2 mm, et par contre la matière sèche qui contient toute la poussière volante liée est formée, à 6-70%, de grains de 0,5 à 4 mm de diamètre.
EXEMPLE 2 ,, L'obtention du sulfate de sodium anhydre à partir du sel de Glauber se fait,à l'échelle technique, dans un procédé à plusieurs étages avec une dépense considérable d'appareillage, Par contre, suivant le présent procédé, on obtient le sulfate
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de la façon simple qui suit :
On mélange de façon homogène, par heure, 600 kg de sel de Glauber (à 56% d'eau de cristallisation), avec 80 kg de poussière volante revenant du dépoussiérage, et on introduit le tout dans un four à couche tourbillonnante de 0,5 m2 de surface de grille, qui est rempli d'environ 250 kg de sulfate anhydre* A travers la grille, on souffle un courant gazeux à environ 900 , qui est produit par chauffage direct d'air à l'aide de gaz de distribution dans la chambre de combustion.
Avec vaporisation de 340 kg/h d'eau, on obtient 260 kg de sulfate anhydre que l'on enlève de la couche tourbillonnante, par portions, en passant par un sas.
Le sel de Glauber fond déjà à +33 ; c'est pourquoi, on arrive particulièrement bien, ici, à agglomérer la poussière volante à 1000 environ avec la matière d'alimentation, dans la vis double, grâce à une fusion partielle des cristaux de sel.
De facon similaire à celle décrite plus haut, on peut déshydrater d'autres sels contenant de l'eau de cristallisation, tels que le gypse, le chlorure,de magnésium, le sulfate de magnésium, la carnallite, etc. Il peut être avantageux de conduire le processus tourbillonnant à température élevée, pour déshydrater complètement les hydrates inférieurs, ou bien d'éliminer la majeure partie de l'eau à 100-200 et de déshydrater alors complètement la matière dans une deuxième couche tourbillonnante, ou dans d'autres appareils, à une température plus élevée, conformément aux pressions de vapeur d'eau.
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EXEMPLE 3
Dans la pufication à l'échelle industrielle des solutions de sels de zinc, on obtient une boue à haute teneur en manganèse et en fer, dont le traitement se heurtait antérieurement à la difficulté du séchage. Dans les processus de séchage connus, il se produisait des encrassements et de fortes incrustations dans les fours, sur les parois et les organes transporteurs, tandis que le séchage en profondeur des masses en grumeaux était très peu uniforme.
Suivant le présent procédé, la déshydratation se fait sans difficulté. Dans un four à tourbillon de 0,5 m2 de surface de grille, on introduit par heure environ 1400 kg de boue contenant du manganèse et du fer (avec une teneur en eau de 30% environ), en la mélangeant de façon homogène à 300 kg de poussière volante chaude recyclée, au moyen d'une vis double.
La charge de la couche tourbillonnante se compose d'environ 400 kg de matière sèche granulée, que l'on extrait par un dispositif d'évacuation, en proportion de la quantité amenée constamment. Le chauffage de 1'air chaufl à 900-110 se fait directement dans la" chambre de combustin, à l'aide de fuel-oil ou de poussier de charbon.
De façon correspondante, on peut aussi déshydrater simplement et économiquement d'autres matières humides, dans des installations à tourbillon relativement petites, par exemple les grandes quantités de boue provenant de la désagrégation de la bauxite, la boue de gypse provenant de la fabrication de l'acide fluorhydrique, et beaucoup de produits provenant des procédés de flottation sur grande .échelle.
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The dehydration of bodies with a high water content, which is carried out by direct or indirect heating in the most diverse devices such as drums, rotary kilns, shaft kilns, etc., is made difficult, in many cases, by the formation of lumps, fragments and shot. This often results in insufficient dehydration inside these lumps, and overheating of their outer part.
The invention relates to a process for the dehydration of bodies with a high water content, which consists of
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treating the material to be dehydrated, in a swirling layer with about 900-1200 gas, to bring the material into the swirling layer in such a way that, by vaporization of the water, the temperature in the swirling layer establishes at about 100-200, to separate the dust from the exhaust gas which is maintained at a temperature a little higher than the dew point, and to mix the dust, at about this same temperature, with the material to be dehydrated.
The process is equally applicable to moist substances exhibiting a more or less adherent moisture, as to dry salts which have a high water of crystallization content and melt when dehydrating.
A device for carrying out the process essentially comprises a combustion chamber in which the drying gas, preferably air, is heated directly, a vortex oven to which the drying gas is fed, a mixer and conveyor device for the material to be dehydrated, which is preferably constituted by a double screw with automatic cleaning, and in which the material to be dehydrated is intimately mixed with the dust formed, a device for discharging the dehydrated material, an outlet for the exhaust gases , in which a dust separator is installed, and a device which leads the separated dust to the double screw.
To carry out the process, the drying gas, mainly air, is heated directly in the combustion chamber, for example with the aid of distribution gas, fuel oil, coal dust, and it is discharged, into the charge, with the flue gases, through the openings in the bottom of the swirl oven.
The temperature of the
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mixing hot gases as much as the bottom material of the vortex furnace allows; in the case of metallic materials, up to about 900-1000, in the case of ceramic materials up to about 1200. In the swirling layer, enough raw material is continuously introduced so that the temperature in the swirling layer is about 100-200 by the spontaneous vaporization of water.
With this low temperature, the exhaust gas leaves the vortex furnace, entraining water vapor and dust.
In this way, a very extensive use of the heat supplied is obtained, and at the same time the dehydration is carried out with the smallest possible quantity of gas, so that the wear of the grains and the quantity of dust entrained reach high levels. minimum values. From the exhaust gas, the flying dust is separated at about 100-200 in chambers, cyclones or other customary dust separators, the temperature of the exhaust gas being a little above the dew point. From the dust separator, the dust is led to the raw material and is intimately mixed therewith in a mixing and conveying device, preferably in a self-cleaning double screw.
In certain cases, it is advantageous that this mixing and conveying device is equipped with a heat exchanger for cooling or heating. By mixing the loose dust at 100-200 with the raw material, one obtains the advantage of obtaining a desirable loosening of the raw material introduced into the vortex oven, and of avoiding the formation of lumps and agglomeration. - ration of the raw material in the vortex furnace. Depending on the nature of the material to be treated, it may be necessary to incorporate, in addition to the flying dust, a material
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extra fine, which can be done using any dust; preferably the finely divided or powdery final product will be used for this.
In addition, a uniform distribution of the material is thus ensured, even with a large cross-section of the furnace, so that the swirling movements and also the temperature distribution in the furnace are uniform * Another advantage is that all the flying dust is bound, by adhesion in the case of a humid material, or, in the case of crystals with a low melting point, by agglomeration after local melting of the nearest crystals. A homogeneous end product is thus obtained, of uniform composition and of uniform tria granuloma.
In the attached figure, there is schematically shown a device for implementing the method. In the figure, the combustion chamber 1, with the burners 2, the ash outlet 3, the pressure gauge 4, the thermocouple 5, is placed under the vortex furnace 6. The vortex furnace 6 is provided with the grid 7, thermocouples 5, the evacuation device
8 and the exhaust gas line 9. In the exhaust gas line 9 is the pressure gauge 4. The exhaust gas line 9 opens into the dust collector 10. The dust separated in this is conducted , through the metering device 11, to the mixing and feeding device 12, in which also arrives the wet material coming from the reservoir 13.
Mixer and feeder 12 introduces the mixture of loose dust and wet material into the vortex oven. The exhaust gas is evacuated from the dust collector 10 through the pipe 14.
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EXAMPLE 1
In, a cylindrical vortex furnace with a cross section of 5 m2 fitted with a finely perforated grate of hot stainless metal, are 2500 to 3500 kg of dry ferrous sulfate monohydrate, which is kept in a vivid swirling motion by a current air heated to 900-950 in the above combustion chamber by a direct fuel oil flame. By means of a double screw, a homogenized mixture of 6000 kg / h of commercial ferrous sulphate (containing 300 kg of adhering moisture and 2600 kg of water of crystallization), and about 1000 kg of flying dust is continuously introduced into the oven. of monohydrate (approximately 1000) * The caloric energy introduced with the gas stream is used to vaporize per hour 2500 kg of water removed from the sulphate.
As a result, the temperature in the swirling layer remains at 120-150. The vapor-laden gas stream and dust, which escapes at this temperature, is dusted in two thermally insulated cyclones, and the hot dust is constantly mixed with the fresh sulfate. As a dry product, 3500 kg of ferrous sulphate monohydrate are obtained per hour, which is continuously taken out of the oven via a discharge tube with adjustable shutter closure. The sulphate crystals are 0.1 to 0.2 mm in size, on the other hand the dry matter which contains all the bound flying dust is formed, at 6-70%, of grains of 0.5 to 4 mm in diameter. .
EXAMPLE 2, The obtaining of anhydrous sodium sulphate from Glauber's salt is carried out, on a technical scale, in a multistage process with a considerable expenditure of apparatus. On the other hand, according to the present process, it is necessary to gets sulfate
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in the following simple way:
600 kg of Glauber's salt (at 56% water of crystallization) are homogeneously mixed per hour with 80 kg of flying dust returning from the dedusting, and the whole is introduced into an oven with a swirling layer of 0, 5 m2 of grid area, which is filled with approximately 250 kg of anhydrous sulfate * Through the grid, a gas stream is blown to approximately 900, which is produced by direct heating of air using distribution gas in the combustion chamber.
With vaporization of 340 kg / h of water, 260 kg of anhydrous sulphate is obtained which is removed from the swirling layer, in portions, passing through an airlock.
Glauber's salt is already melting at +33; this is why, it is particularly successful here, to agglomerate the flying dust at about 1000 with the feed material, in the double screw, thanks to a partial melting of the salt crystals.
Similar to that described above, other salts containing water of crystallization can be dehydrated, such as gypsum, chloride, magnesium, magnesium sulfate, carnallite, etc. It may be advantageous to run the vortex process at elevated temperature, to completely dehydrate the lower hydrates, or to remove most of the water at 100-200 and then completely dehydrate the material in a second vortex layer, or in other devices, at a higher temperature, in accordance with the water vapor pressures.
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EXAMPLE 3
In the industrial-scale pufication of solutions of zinc salts, a slurry with a high content of manganese and iron is obtained, the treatment of which previously encountered the difficulty of drying. In the known drying processes, fouling and heavy encrustation occurred in the ovens, on the walls and on the conveyors, while the in-depth drying of the lumps was very uneven.
According to the present process, the dehydration takes place without difficulty. Approximately 1400 kg of sludge containing manganese and iron (with a water content of approximately 30%) is introduced per hour in a vortex oven with a grid area of 0.5 m2, mixing it homogeneously at 300 kg of recycled hot flying dust, using a double screw.
The charge of the swirling layer consists of approximately 400 kg of dry granulated material, which is extracted by a discharge device, in proportion to the quantity constantly supplied. Heating of the heated air to 900-110 takes place directly in the fuel chamber, using fuel oil or coal dust.
Correspondingly, other wet materials can also be dehydrated simply and economically in relatively small vortex plants, for example the large amounts of sludge from the disintegration of bauxite, gypsum slurry from the manufacture of l hydrofluoric acid, and many products from large scale flotation processes.