Procédé de traitement par un gaz, de matières granuleuses et pulvérulentes, et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé de traitement par un gaz, de matières granuleuses et pulvérulentes, selon lequel on fait passer le gaz à travers une couche de la matière, disposée sur un support perméable aux gaz. L'invention comprend en outre une installation pour la mise en aeuvre de ce pro cédé.
Ledit procédé peut servir, par exemple, à chauffer la matière, à la refroidir, ou -en core à lui faire subir des modifications d'ordre chimique, telles que, par exemple, le vieillissement artificiel du ciment au moyen d'anhydride carbonique.
Dans les procédés connus, on a l'habitude d'employer une grille horizontale ou un autre support analogue sur lequel la matière se dé place en étant mue, par exemple, par des racloirs, ou bien d'employer une grille dite mobile, c'est-à-dire une grille horizontale qui se déplace elle-même. Lorsque l'on emploie des racloirs ou d'autres dispositifs sembla- bles, en association avec une grille fige, la couche de matière est extrêmement irrégu lière et il en résulte que le- traitement n'est pas uniforme. En outre, l'emploi d'une grille mobile est souvent mal commode pour di verses raisons.
Le procédé selon la piésente invention est caractérisé en ce que l'on fait descendre la couche de matière sur le support, lequel est incliné et forme avec l'horizontale un angle plus petit que l'angle maximum sous lequel aucun déplacement ne se produit entre mor- oeaug de la matière et le support, sous l'in fluence de la pesanteur, en agissant inté rieurement dans ladite couche, de manière qu'elle se déplace comme un tout et sans qu'il se produise pratiquement de glissements locaux en elle.
Dans la description qui va suivre, on en tendra par "angle de repos", l'angle maxi mum sous lequel une masse de matière restera stationnaire sur le support incliné, sans qu'aucun grain ou particule de la ma tière ne se déplace par rapport aux autres grains ou particules de la masse, ou sans que toute la masse ne se déplace par rapport au support sous l'influence de la pesanteur.
L'angle selon lequel le support est dis posé est important, car si le support est dis posé à un angle tel que la matière a tendance à descendre sur lui, en glissant sous l'in fluence de la pesanteur, le mouvement est irrégulier et il en résulte un traitement non uniforme. Cependant, si l'angle n'est que lé gèrement plus petite que l'angle de repos, une force très faible est nécessaire pour obliger la couche de matière se trouvant sur le sup port, à descendre, et on a trouvé que si elle est soumise à une action interne appropriée, de préférence dans sa partie la plus basse, la couche se déplacera comme un tout, même lorsque l'action interne n'est appliquée qu'à quelques endroits seulement dans la couche.
La raison de ceci est que le frottement entre les grains ou particules composant la couche est plus grand que le frottement entre la cou che considérée comme un tout et le support incliné, de telle sorte que l'action interne peut vaincre ce dernier frottement, mais pas le premier. Si le gaz s'écoule en premier lieu à travers le support et ensuite à travers la ma tière, le support doit être incliné selon un angle plus faible que si le gaz s'écoule dans la direction opposée.
Comme la couche se déplace uniformé ment comme un tout, le traitement par le gaz est uniforme et effectif. De plus, il ne se dé veloppe pas de poussière, lorsque la matière descend sur le support, par opposition aux procédés dans lesquels les parties de la couche se déplacent les unes par rapport aux autres en donnant un dégagement considé- rable de poussière.
L'absence de poussière est particulièrement important dans le cas du refroidissement de klinkers de ciment ou d'autres matières analogues sortant à l'état chaud d'un four rotatif ou d'autres fours de systèmes différents.
Le procédé de l'inven tion peut, par conséquent, être appliqué d'une manière particulièrement avantageuse au re- froidissement de telles matières, et le gaz qui est employé pour le refroidissement et qui, par conséquent, est chauffé, peut être utilisé comme air secondaire pour le chauf fage du four.
Ledit procédé peut également être utilisé avantageusement dans la fabri cation du ciment, par exemple pour le chauf fage préalable de la matière brute envoyée à un four, au moyen des gaz chauds provenant du four, ou pour le vieillissement artificiel du ciment.
L'installation pour la mise en #uvre du procédé de l'invention comporte donc un sup port perméable au gaz, destiné à recevoir une couche de la matière à traiter et à être traversé transversalement par le gaz de trai tement.
Cette installation est caractérisée en ce que ledit support est incliné et forme avec l'horizontale un angle plus petit que l'angle maximum sous lequel aucun déplacement ne se produit# sous l'influence de la pesanteur, entre morceaux de la matière et le support, et en ce que des moyens sont prévus pour agir dans la couche de matière, afin d'obli ger cette couche à se déplacer comme un tout en descendant sur le support,
sans qu'il se produise pratiquement de glissements locaux dans la couche.
Dans une forme d'exécution de l'installa tion utilisée pour le refroidissement de klin- kers de ciment ou d'une autre matière ana logue, le support peut être disposé immédia tement au-dessous de l'orifice de sortie du four.
La ligne de plus grande pente de ce support peut être disposée transversalement à l'axe du four, mais le support peut aussi être dans le prolongement du four lui-même, c'est-à-dire que la matière peut descendre sur le support incliné dans la même direction générale que celle selon laquelle elle descend dans le four ou dans la direction opposée.
Il est préférable d'exercer l'action interne à l'aide d'un organe mobile disposé parallè lement au support et espacé de celui-ci d'une distance au moins égale à la dimension des plus gros grains ou particules de la matière. Cet organe peut recevoir un mouvement de va-et-vient dans la couche et il aura évidem ment une forme telle que tout en appliquant les impulsions nécessaires à la couche pour l'obliger à descendre sur le support, il peut remonter à travers la couche sans provoquer de dérangement appréciable dans la couche.
On a trouvé que le résultat désiré peut être obtenu par un organe comprenant plusieurs barres disposées pour se déplacer longitudi nalement dans leur propre plan, parallèle ment à la direction de déplacement de la ma tière descendant sur le support.
Il est désirable d'empêcher la matière de tomber à travers le support incliné et, dans ce but, ce dernier peut présenter des ouver tures recouvertes, à travers lesquelles le gaz peut passer, la couverture des ouvertures empêchant la matière de tomber à travers les ouvertures, ou bien le support peut être une grille en escaliers, c'est-à-dire formée d'une série de plaques transversales parallèles, le bord inférieur de chaque plaque ou rangée de plaques recouvrant le bord supérieur de la plaque suivante ou rangée, mais en lais sant un étroit jour par lequel le gaz peut passer.
Deux formes d'exécution de l'installation que comprend l'invention sont représentées, à titre d'exemples,. au dessin annexé, dans le quel La fig. 1 est une coupe verticale axiale de la première forme d'exécution, cette vue montrant l'extrémité de déchargement d'un four rotatif, ainsi qu'un support fonctionnant comme refroidisseur.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est le schéma d'un circuit élec trique pour la commande d'un moteur action nant les moyens agissant dans la couche.
La fig. 4 est une coupe à grande échelle selon la ligne 4-4 de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe selon la ligne 5-5 de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe verticale à tra vers l'extrémité de déchargement d'un four rotatif coopérant avec un support formant re froidisseur, cet ensemble constituant une se- coude forme d'exécution de l'installation. Dans cette forme d'exécution, l'axe du re froidisseur s'étend dans la même direction générale que l'axe du four au lieu de s'éten dre transversalement à cet axe, comme dans la fig. 1.
La fig. 7 est une coupe transversale ver ticale selon la ligne 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe transversale ver ticale selon la ligne 8-8 de la fig. 6, et la fig. 9 est un plan d'une variante de la partie inférieure de quelques-unes des barres agissant dans la couche de matière et ayant un mouvement de va-et-vient au-dessus du support, ces barres ayant pour but de facili ter le mouvement de la partie la plus basse et la plus froide de la couche de matière.
En référence aux fig. 1 à 5, du ciment est cuit dans un four rotatif 1, présentant un revêtement réfractaire 2 et porté par des an neaux 3 et par des galets (non représentés), qui sont eux-mêmes supportés sur des fonda tions 4. Seule l'extrémité inférieure du four est représentée à la fig. 1.
Un support constituant refroidisseur est disposé transversalement à l'axe du four, au- dessous de l'extrémité de ce dernier, -et ces parties sont toutes enfermées dans une enve loppe présentant des parois 5, 6 et 13, les ouvertures nécessaires étant ménagées dans la paroi 6.
Le refroidisseur comprend une grille 7 fige inclinée, portée par des supports 8, 9 et 10. Cette grille consiste en une tôle présen tant plusieurs ouvertures 33 recouvertes cha cune par un capuchon 34 venu d'emboutis sage ou d'une autre manière de la tôle elle- même (fig. 5); la disposition des ouvertures et des capuchons est telle que de l'air peut passer à travers la grille sans que les clin- kers venant du four et descendant- sur la grille puissent passer à travers lesdites ou vertures.
Les clinhers quittent le four en pas sant par un anneau de sortie 18 et tombent sur une boîte 19 en une matière résistant au feu et supportée par la paroi 6 d'extrémité et par une paroi 20 en briques. La boîte 19 est perforée; de telle sorte que de l'air de refroidissement peut s'écouler à travers elle. A partir de la surface de cette boîte, les elinkers sont balayés pour être poussés sur la grille, par des palettes 2,1 figées à un sup port 22 qui fait corps avec le four.
Quel ques-unes seulement des palettes balayent la surface de la boîte 19, les autres répartis sent les clinkers en une couche uniforme sur toute la largeur de la grille 7, à son extré mité supérieure. L'inclinaison de la grille est telle que la couche de matière formée, comme on vient de le décrire, ne descendra pas sur la grille fige sous la seule influence de la pe santeur.
L'action interne par laquelle la couche est obligée de descendre est effectuée par une grille 11 mobile allant et venant; cette grille mobile est formée de barres pa rallèles à la ligne de plus grande pente de la grille 7, reliées entre elles par des tra verses lla et disposées dans un plan paral lèle à la grille 7.
La grille 11 est supportée par des barres 23 formant pendule, qui sont fixées à leur extrémité supérieure à la pa roi 13 de l'enveloppe et qui sont de dimen sions telles qu'elles peuvent plier légèrement pour permettre à la grille 11 d'aller et de ve nir comme un tout. Cette grille mobile 11 est mise en mouvement de va-et-vient par un disque à manivelle 14 auquel elle est reliée par une bielle 15 et des leviers 16 et 17, et ce disque 14 est mis en rotation par un moteur 32 (fig. 3).
Lorsque ce moteur tourne, la grille 11 va et vient, les barres se déplaçant longitudinalement dans leur propre plan, de telle sorte que la couche de matière se dé place comme un tout, parallèlement aux barres et en descendant sur la grille 7.
Pour obtenir ce résultat, la distance entre les deux grilles 7 et 11 doit être au moins égale à la dimension des plus grosses particules de clincker, car autrement les clinkers se coin- ceraient. De plus, on a trouvé qu'en pratique les barres qui forment la grille 11 ne doivent pas être espacées les unes des autres de plus de 120 mm lorsque l'on traite des elinkers de ciment, car autrement la couche ne se dé placerait pas comme un tout.
La course de la grille 11, c'est-à-dire la course de la mani velle du disque 14, doit être modifiée selon l'épaisseur de la couche. Ainsi, si la produc tion du four augmente, la couche deviendra plus épaisse et une course plus longue sera nécessaire.
Le refroidissement est effectué en faisant circuler de l'air à partir d'un espace 25 où il se trouve sous une pression légèrement supé rieure à la pression atmosphérique, à travers la grille 7 et la couche de matière. Cet air est chauffé par son passage à travers la ma tière et pénètre dans le four pour être utilisé comme air secondaire de combustion.
En plus du réglage de la course de la grille 11, on peut également faire varier la vitesse du mouvement de cette grille selon l'épaisseur de la couche de matière se trou vant sur la grille 7 et ceci peut commodément être exécuté automatiquement. Dans ce but, un indicateur 26 à palettes est prévu, la po sition de cet indicateur étant déterminée par l'épaisseur de la couche. L'indicateur est. fixé à une boîte 27 qui oscille lorsque l'indi cateur se déplace et qui contient des inter rupteurs à mercure 28a, 28b,<B>28e</B> et 28d (fig. 3).
Ces interrupteurs sont actionnés suc cessivement lorsque la boîte oseille et ils ser vent chacun à court-circuiter l'une des résis tances 29a, 29b, 29c et 29d du circuit du moteur 3,2. Une résistance 30 réglable à la main est prévue, de telle sorte que le moteur peut à l'origine être réglé à la vitesse désirée pour la production du four et la capacité du refroidisseur.
Le courant du moteur, qui est fourni par des conducteurs 31, passe à tra vers un nombre plus ou moins grand de ré sistances selon la position des interrupteurs 28a, 28b,<B>28e</B> et 28d, c'est-à-dire selon la po sition de l'indicateur 26. Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 6, 7 et 8, l'axe du support formant refroidisseur s'étend dans la même direction générale que l'axe du four au lieu d'être dis posé transversalement à celui-ci. En d'autres termes, la matière descendra sur la grille in clinée dans la même direction générale que celle de déplacement dans le four.
Le refroi disseur fonctionne sur le même principe que celui précédemment décrit, mais il est de construction tant soit peu différente.
L'extrémité de décharge du four et le re- refroidisseur sont enfermés dans une enve loppe présentant des parois 3', 4' et 5'. La paroi 4' présente une ouverture pour une con duite A de combustible et pour une porte 39. La matière déchargée du four passe en pre mier lieu sur une grille dont les barreaux 40 sont creux et sont refroidis par de l'eau circulant à travers eux au moyen de con duites 41 et 42.
Les gros grumeaux de ma tière ne passeront pas entre les barreaux de la grille 40, mais rouleront le long de la grille jusqu'au voisinage de la porte 39 où ils pourront être retirés par cette porte. Les clinkers normeaux tomberont entre les bar reaux de la grille 40 et à travers un puits de refroidissement préalable ou d'éteignage, formé entre la paroi 5' de l'enveloppe, une paroi 43 en briques réfractaires et les parois latérales de l'enveloppe.
Au-dessous de la pa roi 43 en briques réfractaires se trouve une plaque 44 articulée, en une matière résistant à la chaleur. Un collecteur 45 coopère avec le bord inférieur de la plaque articulée 44 pour former une ouverture restreinte par la quelle les clinkers quittent le puits de refroi dissement préalable ou d'éteignage et par la quelle ils sont fournis sous forme d'une couche uniforme sur la grille inclinée du re froidisseur proprement dit. La plaque arti culée 44 est libre de s'effacer au cas où les clinkers auraient tendance à s'amonceler lorsqu'ils passent par l'ouverture restreinte sous le bord inférieur de la plaque.
Le puits de refroidissement ou d'éteignage est tra versé par des organes 46 de refroidissement préalable ou d'éteignage par de l'air, suppor tés par les parois 5' et 43 du puits. Ces. or ganes ont de préférence, en section transver sale, la forme indiquée à la fig. 7, de telle sorte que les clinkers s'accumuleront sur ces organes et des poches seront formées dans la matière sous ceux-ci.
De l'air est fourni par un distributeur 47 (fig. 6), au moyen de conduits 48, à la partie inférieure des or ganes 46 et aux poches. qui se sont formées dans la matière sous ces organes. L'air ainsi fourni s'échappe partiellement par des trous qui peuvent être prévus dans la nervure ho rizontale des organes 46 et en partie autour des bords inférieurs desdits organes, en re froidissant préalablement ou en éteignant les clinkers chauds.
L'ouverture entre la plaque articulée 44 et le collecteur 45, ainsi que la disposition des organes 46, obligent les clinkers à former un tas dans le puits de refroidissement préa lable ou d'éteignage, comme indiqué par les traits interrompus B à la fig. 7, et à être ré partis uniformément sur toute la largeur de la grille inclinée. Si occasionnellement le four décharge plus de clinkers qu'il peut en être enlevé à travers le passage entre la pla que 44 et le collecteur 45, par l'organe allant et venant au-dessus de la grille inclinée,
la hauteur du tas de clinkers s'élèvera et l'excès de clinker sera déchargé par des .ouvertures 49 de trop-plein, ménagées dans la paroi transversale 43, en briques réfractaires. Des plaques articulées 50@ sont prévues de chaque côté du tas de clinkers pour empêcher les clinkers de se séparer en gradins, comme il arrive habituellement lorsqu'on laisse des clinkers s'empiler librement.
Le refroidisseur proprement dit comprend une grille 6' perméable aux gaz, qui peut être semblable à celle employée dans la forme d'exécution précédemment décrite. Cette grille 6' est montée sur des- supports 51 (fig. 8).
L'organe allant et venant fonction nant au-dessus de la grille comprend plu sieurs barres 18' s'étendant dans le sens de la longueur de la grille et parallèlement à celle-ci. Ces barres sont supportées à leurs extrémités supérieures par des bras 52 oscil lants et à leurs extrémités inférieures par des bras 53 oscillants. (fig. 6), qui sont supportés à leur tour respectivement par des arbres supérieur 54 et inférieur 55. Les arbres 54 et 55 reçoivent un mouvement d'oscillation au moyen de bras 56 et respectivement 57 qui sont actionnés à leur tour par des tiges 58.
Chaque tige 58 est mise en mouvement de va- et-vient par un mécanisme d'entraînement excentrique monté sur un arbre 59, dont la garniture d'excentrique 60 peut être réglée angulairement par un dispositif indiqué en 61 pour faire varier la course de la tige.
Chaque tige 58 est reliée de manière à pouvoir coulisser avec les bras correspon dants 56 et 57. Des colliers 62 et 63 sont fixés à la tige 58, de telle sorte que lorsque la tige 58 se déplace vers le bas, le collier supérieur 62 agira sur le bras 56 pour tirer les barres 18' vers le haut. La liaison à cou lissement entre l'extrémité inférieure de la tige 58 et le bras 57 empêche toute force de poussée ou de compression d'être appliquée aux extrémités inférieures des barres 18'.
Semblablement, lorsque la tige 58 se déplace vers le haut, le collier 63 déplace le bras 57 et abaisse les barres 18', tandis que la liaison coulissante entre l'extrémité supérieure de la tige 58 et le bras 56 empêche toute force de poussée d'être appliquée aux extrémités su périeures des barres 18'.
Ainsi les barres 18' sont constamment sous tension, parce que lorsqu'elles sont abaissées elles sont tirées à leur extrémité inférieure et lorsqu'elles sont soulevées elles sont tirées à leur extrémité su périeure. Elles ne sont jamais sollicitées par une force compressive qui aurait tendance à les faire plier ou céder.
Lorsque l'arbre 59 est mis en rotation, par exemple par un moteur électrique tel que celui représenté en 32 à la fig. 3, le dis positif excentrique fait aller et venir les tiges 58 et, grâce aux liaisons décrites ci-dessus, les barres 18' sont mises en mouvement de va-et-vient pour provoquer le mouvement de toute la couche de matière en descendant sur la grille inclinée de la manière précédemment décrite.
Si la couche de matière se trouvant sur la grille devient plus épaisse par suite d'une augmentation de la fourniture du four, le dispositif 61 peut être actionné pour régler la position angulaire de la garniture 60 de l'excentrique; ce qui ajuste la course des tiges 58 et par conséquent la longueur de la course des barres 18'. De l'air est fourni à l'enveloppe du re froidisseur au moyen d'un ventilateur 64.
La partie clair qui pàtÊe à travers la grille inclinée au-dessus d'uâo plaque 65 de chicane articuléb, prend tellement de chaleur des clin- kers, qu'elle est appropriée pour être utilisée pour la combustion dans le four. Grâce à la cloison 43, cet air ne vient pas en contact avec la matière chaude qui sort du four.
La partie de l'air qui passe à travers la partie inférieure relativement froide de la couche de clinkers, entre la chicane 65 et une deuxième chicane articulée 66, est évacuée par une conduite 67 d'évacuation verticale. La plaque de chicane 65 est articulée pour permettre des variations de l'épaisseur de la couche sur la grille inclinée et pour empê cher toute obturation au cas où des grumeaux de clinkers passeraient accidentellement entre les barreaux de la grille 40.
La plaque de chicane articulée 66 est d'une longueur telle qu'elle repose par son bord inférieur sur la couche de clinkers, formant ainsi une ferme ture pour l'air.
Les clinkers refoulés à l'extrémité infé rieure de la grille inclinée tombent dans un canal où ils sont déchargés sur un transpor teur 68 à godets qui les emmène à un em placement d'emmagasinage. Toutes les parti- cules fines de clinkem qui passent à travers la grille 6' tombent au fond de trémies 69 et 70 (fig. 8) et sont déchargées par des vis transporteuses 71,
dans le canal dans lequel fonctionne le transporteur 68 à godets.
On a trouvé que l'angle de repos du clin- ker de ciment froid est plus grand que l'angle de repos du clinker chaud. Lorsque la grille reçoit l'inclinaison correcte pour le refroidis sement de clinkers chauds, le mouvement de la couche de clinker à la partie inférieure de la grille peut avoir tendance à être plus faible qu'a la partie supérieure, du fait que le clinker près de la partie inférieure de la grille a été refroidi, ce qui lui donne un angle de repos plus grand. Pour compenser cet état.
de chose, les parties inférieures des barres 18' et 11 peuvent présenter des saillies de forme telle qu'elles augmentent l'efficacité des barres pour le déplacement des clinkers vers la partie inférieure de la grille, mais n'agis sent pas indûment sur la couche de clinker lorsque les barres remontent. Des saillies de ce genre sont représentées en 72 à la fig. 9.
Le nombre de ces saillies et la distance sur laquelle elles font saillie des barres, dépen dront entre autre de la valeur de l'action de compensation que l'on désire qu'elles exer cent et de l'endroit approximatif sur le dé placement des clinkers .où la température des clinkers s'est suffisamment modifiée pour avoir tendance à ralentir leur mouvement.