Procédé de préparation d'un ciment hydraulique et appareil pour sa anise en aeuvre La présente invention a pour objet un procédé de préparation d'un ciment hydraulique et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle vise à fournir un procédé plus économique que les procédés connus et permettant d'obtenir des ciments d'une meilleure qualité.
Le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on établit initialement et on maintient une masse de particules relativement grossières de ciment fini dans l'état fluidifié, dans une zone de réaction, par un courant de gaz dirigé vers le haut à travers la masse, on maintient cette masse à la température nécessaire à la réaction de formation du ciment, on charge ensuite dans la masse des particules relativement fines de subs tances réactives capables de former du ciment hydrau lique qui se dépose sur les surfaces des particules relativement grossières initiales de ciment fini,
et on retire de la masse les particules les plus grossières seulement qui sont déchargées sous forme de ciment hydraulique fini tout en maintenant dans la masse les particules les plus fines afin de les soumettre à des conditions de réaction continue pour assurer le dépôt sur elles desdites particules fines alimentées.
On peut former initialement au début de l'opéra tion et maintenir pendant l'opération continue une masse fluidifiée comprenant principalement des par ticules relativement grossières de ciment, par exemple des particules d'une dimension égale ou supérieure à 400 microns, et charger dans cette masse stable les substances réactives destinées à fournir du ciment, alimentées sous forme finement divisée en particules présentant, par exemple, une dimension maximum infé rieure à 100 microns.
Initialement, la réaction se pro duit pour quelques fines particules qui adhèrent aux surfaces des particules de ciment et une petite quan tité de phase fondue apparaît sur ces surfaces, produi sant une certaine adhésivité qui est suffisante ensuite pour entraîner toutes les fines particules alimentées à s'attacher aux surfaces des particules plus grosses de ciment. Ainsi, les réactions de formation du ciment se font sur ces surfaces, produisant une croissance gra duelle des particules de ciment par couches succes sives de ciment neuf ainsi produit.
Mais la réaction qui s'effectue sur les particules de ciment est limitée et contrôlée, de la manière décrite plus bas, et par consé quent la quantité de phase fondue se produisant sur ces surfaces est également limitée et contrôlée. L'effet résultant est une adhésivité suffisante pour produire l'adhérence des fines particules aux particules plus grossières, mais cette adhésivité est encore insuffisante pour que les plus grosses particules de ciment s'at tachent les unes aux autres, ce qui évite l'aggloméra tion de la masse fluidifiée.
Pour obtenir et contrôler l'adhésivité dans la masse fluidifiée, on peut choisir le taux de chargement appro prié des matières alimentées finement divisées, relative ment à la masse totale des particules de ciment gros sières fluidifiées maintenues dans la zone de réaction, et ce choix du taux de chargement peut être fait en relation avec les vitesses de réaction qui, à leur tour, sont principalement déterminées par la température à laquelle la masse fluidifiée est portée.
Dans la zone de réaction, les particules de la masse fluidifiée augmentent continuellement de dimension quand des couches successives de ciment neuf sont for mées sur les surfaces de ces particules, et en consé quence les particules les plus grosses (ayant la plus grande masse relativement à leur surface) contiennent le pourcentage le plus élevé de produit fini, éventuelle ment avec une trace de matière ayant partiellement réagi à leur surface.
Il est donc avantageux de retirer de la masse fluidifiée, par un tube de décharge, seule ment les plus grosses particules qui sont déchargées comme produit final, car de cette manière le produit final contient au plus une très faible quantité de matière n'ayant pas réagi ou ayant réagi partielle ment.
La figure unique du dessin annexé montre schéma tiquement une forme d'exécution de l'appareil objet de l'invention et illustre également, à titre d'exemple, une mise en #uvre du procédé objet de l'invention.
Une masse fluidifiée 1 est établie dans un récipient de réaction 2 et supportée par une grille 3, cette masse étant composée de particules relativement grossières de ciment fini. Le récipient 2 est formé par une coquille d'acier doublée intérieurement de briques réfractaires et isolée extérieurement. De l'air ou un autre gaz contenant de l'oxygène est envoyé dans la masse fluidifiée par un compresseur 4, le gaz s'écoulant depuis ce dernier dans une conduite 5, dans un échan geur de chaleur 6, et dans une conduite 7 qui se divise en deux conduites 8 et 10 munies de vannes de com mande de l'écoulement 9 et 11, respectivement.
Le gaz s'écoulant dans la conduite 8 entre dans la partie inférieure du récipient de réaction, au-dessous de la grille 3; et passe vers le haut à travers la grille dans la masse fluidifiée, tandis que le gaz s'écoulant dans la conduite 10 entre dans la masse fluidifiée à travers un tube de décharge 12 du produit final. L'extrémité supé rieure 12' du tube de décharge 12 est conique, pour des raisons qui seront exposées plus loin. Une quantité appropriée de combustible (par exemple un gaz, de l'huile, du charbon pulvérisé, etc.) est envoyée dans la masse fluidifiée par des conduites 13 et 15 munies de vannes de commande 14 et 16, respectivement.
La combustion du combustible dans l'oxygène contenu dans le gaz entrant par les conduites 8 et 10 et dans l'oxygène qui peut être régénéré dans la masse fluidifiée par conversion des sulfates par exemple, produit la chaleur nécessaire pour maintenir la masse fluidifiée à la température de réaction. Les gaz de combustion et les autres gaz se déchargeant depuis la partie supé rieure de la masse fluidifiée s'écoulent dans un orifice de décharge 17, à travers un générateur de vapeur 18, une conduite 19 et l'échangeur de chaleur 6, et sont déchargés par une conduite 20.
Des substances réactives, broyées de manière à présenter des particules relativement fines dans un appareil non représenté, sont chargées dans la masse fluidifiée à travers des conduites 22 et 23 munies de vannes de commande 21 et 24 respectivement. Des particules du produit final peuvent être réintroduites dans le cycle d'opérations pour contrôler la distri bution des dimensions des particules de la masse fluidifiée, ces particules étant chargées à travers une conduite 25 munie d'une vanne de commande 26 et à travers une conduite 27.
Les particules de produit final sont retirées de la masse fluidifiée par le tube de décharge 12 et à travers une conduite 28 munie d'une vanne de commande 29. Le tube de décharge 12 fonctionne comme suit. Les gaz chargés dans le tube 12 depuis la conduite 10 s'écoulent vers le haut dans ce tube et, quand ils atteignent l'extrémité conique 12' de diamètre crois- sant, leur vitesse linéaire diminue. Lamasse fluidifiée placée immédiatement au-dessus de l'extrémité conique 12' descend dans le tube de décharge jusqu'à une sec tion où la vitesse des gaz est suffisante pour supporter seulement les particules fluidifiées les plus petites.
Dans cette section, il se produit une séparation, les particules les plus grosses continuant à tomber, le rapport de leur masse à leur surface étant suffisamment élevé pour que ces grosses particules tombent contre l'action du courant gazeux dirigé vers le haut, tandis que les particules plus petites sont supportées par ce courant et ramenées dans la masse fluidifiée. Le degré de séparation des particules pour tout tube de décharge donné peut être réglé en faisant varier les vitesses des gaz dans le tube, par réglage de la répartition du courant de gaz total entre les conduites 8 et 10.
Ainsi, on peut envoyer plus ou moins de gaz vers le haut à travers le tube de décharge 12 pour produire un courant de gaz respectivement plus faible ou plus fort à travers la grille 3, le réglage étant assuré au moyen des vannes 9 et 11. Les plus grosses particules, qui sont capables de tomber à contre-courant à travers le gaz qui s'élève, se réunissent dans la partie inférieure du tube au-dessous de l'entrée du gaz et peuvent être déchargées à travers la conduite 28 comme men tionné plus haut.
L'opération est déclenchée en envoyant l'air ou le gaz contenant de l'oxygène et s'écoulant à travers la conduite 7 dans un appareil auxiliaire 30 de chauffage préalable du gaz, en fermant une vanne 31 et en ouvrant des vannes 32 et 33. La répartition du gaz entre les conduites 8 et 10 est réglée de manière à avoir un fort écoulement dans la conduite 10. L'appareil de chauf fage préalable 30 est allumé. Les particules de ciment, dont les dimensions sont comprises dans le domaine correspondant à une répartition de dimensions de particules moyenne dans la masse fluidifiée pendant l'opération normale, sont alors chargées dans le réci pient 2 par une conduite 34, une vanne 35 et la conduite 27 jusqu'au niveau désiré pour cette masse fluidifiée initiale.
La température de la masse fluidifiée s'élève quand les gaz préalablement chauffés s'écoulent à travers cette masse et, quand la température est suffi- samment élevée, par exemple à 540 C, le combustible est chargé dans la masse fluidifiée et, par combustion dans l'oxygène, élève la température à la valeur vou lue. L'appareil auxiliaire 30 de chauffage préalable est alors mis hors circuit, la vanne 31 est ouverte et les vannes 32 et 33 sont fermées. Le chargement de la matière alimentée en poudre commence à ce moment. Le retrait du produit est assuré en réglant le débit gazeux à travers les conduites 8 et 10, comme on l'a vu ci-dessus.
Si nécessaire, des particules de ciment sont réintroduites dans le cycle, comme indiqué plus haut. L'opération peut être poursuivie dans les condi tions désirées et le procédé suit son cours.
Process for preparing a hydraulic cement and apparatus for its anise in aeuvre The present invention relates to a process for preparing a hydraulic cement and to an apparatus for carrying out this process. It aims to provide a process that is more economical than the known processes and makes it possible to obtain cements of better quality.
The process which is the subject of the invention is characterized in that a mass of relatively coarse particles of finished cement is initially established and maintained in the fluidized state, in a reaction zone, by an upwardly directed gas stream at Through the mass, this mass is maintained at the temperature necessary for the cement-forming reaction, then relatively fine particles are loaded into the mass of reactive substances capable of forming hydraulic cement which is deposited on the surfaces of the relatively fine particles. rough initials of finished cement,
and removing from the mass only the coarser particles which are discharged as finished hydraulic cement while maintaining the finer particles in the mass in order to subject them to continuous reaction conditions to ensure the deposition on them of said particles fine fed.
It is possible to initially form at the start of the operation and maintain during the continuous operation a fluidized mass comprising mainly relatively coarse particles of cement, for example particles of a size equal to or greater than 400 microns, and load into this. stable mass the reactive substances intended to supply cement, supplied in finely divided form into particles having, for example, a maximum dimension of less than 100 microns.
Initially, the reaction occurs for a few fine particles which adhere to the surfaces of the cement particles and a small amount of molten phase appears on these surfaces, producing some tack which is then sufficient to entrain all the fine particles fed to them. '' attach larger particles of cement to surfaces. Thus, the cement formation reactions take place on these surfaces, producing a gradual growth of the cement particles by successive layers of new cement thus produced.
However, the reaction which takes place on the cement particles is limited and controlled, as described below, and therefore the amount of molten phase occurring on these surfaces is also limited and controlled. The resulting effect is sufficient tackiness to produce the adhesion of fine particles to coarser particles, but this tackiness is still insufficient for the larger cement particles to stick to each other, which prevents agglomeration. tion of the fluidized mass.
To obtain and control the adhesiveness in the thinned mass, one can choose the appropriate loading rate of the finely divided fed materials, relative to the total mass of the coarse thinned cement particles maintained in the reaction zone, and this choice The rate of loading can be done in relation to the reaction rates which, in turn, are primarily determined by the temperature to which the fluidized mass is brought.
In the reaction zone, the particles of the fluidized mass continuously increase in size as successive layers of new cement are formed on the surfaces of these particles, and consequently the larger particles (having the greatest mass relative to their surface) contain the highest percentage of finished product, possibly with a trace of partially reacted material on their surface.
It is therefore advantageous to remove from the fluidized mass, through a discharge tube, only the larger particles which are discharged as the final product, since in this way the final product contains at most a very small amount of material which has not. reacted or partially reacted.
The single figure of the appended drawing shows schematically an embodiment of the apparatus which is the subject of the invention and also illustrates, by way of example, an implementation of the method which is the subject of the invention.
A fluidized mass 1 is established in a reaction vessel 2 and supported by a grid 3, this mass being composed of relatively coarse particles of finished cement. The container 2 is formed by a steel shell lined on the inside with refractory bricks and insulated on the outside. Air or another gas containing oxygen is sent into the fluidized mass by a compressor 4, the gas flowing from the latter in a pipe 5, in a heat exchanger 6, and in a pipe 7. which is divided into two lines 8 and 10 fitted with flow control valves 9 and 11, respectively.
The gas flowing in line 8 enters the lower part of the reaction vessel, below the grid 3; and passes upwardly through the grid into the fluidized mass, while the gas flowing in line 10 enters the fluidized mass through a discharge tube 12 of the final product. The upper end 12 'of the discharge tube 12 is tapered, for reasons which will be discussed later. A suitable amount of fuel (eg gas, oil, pulverized coal, etc.) is fed into the fluidized mass through lines 13 and 15 provided with control valves 14 and 16, respectively.
The combustion of the fuel in the oxygen contained in the gas entering through lines 8 and 10 and in the oxygen which can be regenerated in the fluidized mass by conversion of sulphates for example, produces the heat necessary to maintain the fluidized mass at the temperature. reaction temperature. The combustion gases and other gases discharging from the upper part of the fluidized mass flow into a discharge port 17, through a steam generator 18, a pipe 19 and the heat exchanger 6, and are discharged by a pipe 20.
Reactive substances, ground to present relatively fine particles in an apparatus not shown, are charged into the fluidized mass through conduits 22 and 23 provided with control valves 21 and 24 respectively. Particles of the final product can be reintroduced into the cycle of operations to control the particle size distribution of the fluidized mass, these particles being charged through a conduit 25 provided with a control valve 26 and through a conduit. 27.
The final product particles are withdrawn from the fluidized mass through the discharge tube 12 and through a line 28 provided with a control valve 29. The discharge tube 12 operates as follows. The gases charged into tube 12 from line 10 flow upwardly into this tube and, when they reach the tapered end 12 'of increasing diameter, their linear velocity decreases. The fluidized mass placed immediately above the conical end 12 'descends into the discharge tube to a section where the gas velocity is sufficient to support only the smallest fluidized particles.
In this section, a separation occurs, with the larger particles continuing to fall, the ratio of their mass to their area being high enough that these large particles fall against the action of the upwardly directed gas stream, while the smaller particles are supported by this current and brought back into the fluidized mass. The degree of particle separation for any given discharge tube can be adjusted by varying the gas velocities in the tube, by adjusting the distribution of the total gas stream between lines 8 and 10.
Thus, more or less gas can be sent upwards through the discharge tube 12 to produce a respectively weaker or stronger gas stream through the grid 3, the adjustment being ensured by means of the valves 9 and 11. The larger particles, which are capable of falling countercurrently through the rising gas, collect in the lower part of the tube below the gas inlet and can be discharged through line 28 as mentioned above.
The operation is initiated by sending the air or gas containing oxygen and flowing through line 7 to an auxiliary apparatus 30 for preheating the gas, closing a valve 31 and opening valves 32 and 33. The distribution of the gas between the pipes 8 and 10 is adjusted so as to have a strong flow in the pipe 10. The pre-heater 30 is turned on. The cement particles, the dimensions of which are included in the range corresponding to an average particle size distribution in the fluidized mass during normal operation, are then loaded into the receptacle 2 via a pipe 34, a valve 35 and the pipe 27 to the desired level for this initial fluidized mass.
The temperature of the fluidized mass rises when the previously heated gases flow through this mass and, when the temperature is sufficiently high, for example at 540 ° C., the fuel is loaded into the fluidized mass and, by combustion in oxygen, raises the temperature to the desired value. The auxiliary preheating apparatus 30 is then switched off, the valve 31 is opened and the valves 32 and 33 are closed. Loading of the powdered material begins at this time. The product is removed by regulating the gas flow through lines 8 and 10, as seen above.
If necessary, cement particles are reintroduced into the cycle, as indicated above. The operation can be continued under the desired conditions and the process continues.