FR2537126A1 - Procede et installation pour la calcination de klinker de ciment - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UNE INSTALLATION POUR LA CALCINATION DE KLINKER DE CIMENT A PARTIR DE DIFFERENTES MATIERES PREMIERES MINERALES DONT L'UNE CONTIENT DES PROPORTIONS RELATIVEMENT GRANDES EN COMPOSANTS FORMANT DES PHASES FUSIBLES ET L'AUTRE DES PROPORTIONS RELATIVEMENT FAIBLES EN COMPOSANTS FORMANT DES PHASES FUSIBLES. DANS L'INSTALLATION, IL EST PREVU DEUX GROUPES DE PRECHAUFFAGE SEPARES 1, 1' DISPOSES EN PARALLELE AINSI QU'UN REACTEUR A KLINKER 10 EN AVAL DUQUEL EST DISPOSE UN GROUPE DE REFROIDISSEMENT 9; LE GROUPE DE PRECHAUFFAGE B POUR LA MATIERE PREMIERE RICHE EN PHASES FUSIBLES COMPORTE UN REACTEUR DE FUSION 5' ET LE REACTEUR A KLINKER 10 COMPORTE UN DISPOSITIF 12' D'ALIMENTATION EN PRODUIT AU MOINS PARTIELLEMENT FONDU AINSI QU'UN DISPOSITIF 12 D'ALIMENTATION EN PRODUIT CHAUFFE ET SOUS FORME DE FARINE.

Description

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La présente invention concerne un procédé et une installation pour la calcination de klinker de ciment à partir de différentes matières premières minérales, qui, après une préparation séparée et un prétraitement thermique séparé, sont épurées et recalcinées en vue d'une réaction

avec le klinker.

Pour la fabrication de ciment, essentiellement du ciment Portland, on utilise dans l'art antérieur, pour des raisons économiques, et notamment d'économie de chaleur, principalement le procédé de calcination en voie sèche, auquel cas le préchauffage de la matière est effectué dans un échangeur de chaleur à l'extérieur du four tubulaire

rotatif et, dans la plupart des cas, également la désacidi-

fication faisant intervenir une consommation de chaleur

relativement grande, est effectuée dans un calcinateur.

On obtient ainsi, entre autres-, l'avantage que la transmission de chaleur est effectuée très efficacement dans le cas de grains fins en suspension dans du gaz chaud aussi bien lors du préchauffage qu'également lors de la calcination, de sorte que la consommation spécifique de

chaleur lors de la calcination de ciment est considérable-

ment diminuée par rapport à des installations plus ancien-

nes. Dans des installations de ce type, la cuisson d'agglomération dans des fours tubulaires rotatifs nécessite, dans le cas d'une désacidification de la farine brute à peu près complète dans un calcinateur, approximativement encore

à 40 % de la charge totale de combustible.

L'expression " cuisson d'agglomération " se

rapporte dans cette description à l'échauffement du produit

depuis environ 900 C à la suite de la calcination jusqu'à une température rentrant dans le domaine de formation initiale de trisilicate de calcium ( = Alit) qui est d'environ 1250 C, et elle comprend également le domaine de la réaction d'agglomération des composants de chaux et de silicium, caractérisée par une formation de phases fondues, au-dessus de 1300 WC pour la formation de trisilicate de calcium ( = Alit) La réaction de klinker ou la " recalcination " est considérée comme terminée lorsque du Ca O libre est consommé jusqu'à un faible résidu par la réaction avec

Ca 2 Si O 4 t Belit).

On connaît dans l'art antérieur un procédé de calcination de klinker de ciment et une installation dans laquelle il est prévu en amont du four tubulaire rotatif deux échangeurs de chaleur fonctionnant en parallèle, à

savoir un échangeur de chaleur opérant avec de l'air prove-

nant d'un refroidisseur et dans lequel on introduit de la farine brute et un échangeur de chaleur opérant avec les fumées provenant du four et dans lequel on introduit de

l'argile ( brevet DE 1 213 337).

Par cette répartition des matières dans les échangeurs de chaleur, on évite que du gaz carbonique contenu en concentration relativement grande par les fumées du four réagisse avec l'oxyde de calcium libre de la farine brute en formant du carbonate de calcium, ce qui aurait pour conséquence qu'on devrait utiliser de la chaleur additionnelle pour la redésacidification de la

chaux.

Dans une installation semblable perfectionnée comportant un four tubulaire rotatif et deux échangeurs de

chaleur disposés en amont et en parallèle, auquel cas égale-

ment on introduit les composants argileux dans l'échangeur de chaleur alimenté par les fumées du four et on introduit les composants de chaux dans l'échangeur de chaleur alimenté par les gaz chauds provenant du refroidisseur et on augmente la température, en correspondance aux besoins en chaleur, au moyen de brûleurs additionnels, l'argile préchauffé parvient

en même temps que la pierre à chaux chauffée, par l'inter-

médiaire d'une canalisation équipée de brûleurs additionnels et dans laquelle passe l'air chaud provenant du refroidisseur,

dans un échangeur de chaleur branché en amont du four tubu-

laire rotatif Les deux matières premières sont mélangées de façon homogène dans celui-ci et simultanément elles sont encore échauffées Le mode opératoire et l'installation connus présentent l'avantage que, dans le cas d'une assez forte teneur en soufre des fumées du four, l'anhydride

sulfureux existant est évacué de l'installation par l'inter-

médiaire de l'échangeur de chaleur alimenté en argile et-il peut être séparé des gaz d'une manière connue ( demande de

brevet DE 22 62 213).

Comme cela a déjà été précisé, la cuisson

d'agglomération ou de frittage nécessite, dans des installa-

tions du type défini ci-dessus, encore approximativement

à 40 %-de la charge totale de combustible.

L'objectif d'autres améliorations et perfec-

tionnements consiste cependant à raccourcir encore le four tubulaire rotatif et à effectuer à cet égard en particulier le chauffage de la matière dans une plage de températures comprises entre environ 9000 C et 1250 C dans un groupe de chauffage stationnaire placé en amont En outre, on cherche encore à réduire la consommation de combustible par unité

de poids de klinker, les besoins en énergie de l'installa-

tion, y compris les besoins en énergie de l'installation de broyage de klinker, ainsi que les frais d'investissement

de l'installation.

Pour atteindre cet objectif, l'exécution ulté-

rieure de ce qu'on appelle la " cuisson rapide " apporterait une contribution importante si on parvenait à éliminer les difficultés en résultant et à résoudre les problèmes et les

limitations techniques.

Notamment on a déjà constaté précédemment ( brevet DE 337 312; Mai 1921) que, pour obtenir un

meilleur résultat de cuisson, on devait assurer un échauffe-

ment aussi rapide que possible par contact intime entre les flammes et la matière notamment dans la phase de chauffage entre la désacidification et la formation de trisilicate de

calcium (= Alit).

Pour résoudre ce problème, on a proposé un four tubulaire rotatif divisé dont la partie d'agglomération ou de frittage tourne plus lentement que le four servant à

l'échauffement jusqu'à proximité étroite du point de frittage.

On a dû faire tourner ce four à une vitesse si élevée que la matière est soulevée jusqu'à proximité étroite du sommet du

four et tombe librement dans la section du four.

A cet égard, il se produit théoriquement des transmissions de chaleur bien plus grandes dans la zone de convection, ces transmissions de chaleur étant en partie de l'ordre de grandeur des transmissions de chaleur de la matière à la base A cause des énormes quantités de poussières en résultant dans les fumées, cette proposition

n'a cependant jamais été mise en pratique.

Une autre proposition pour l'exécution de ce qu'on appelle la combustion rapide d'une matière première est donnée dans le brevet DL 97 409 Conformément à ce document, on doit chauffer rapidement, dans un réacteur

stationnaire, la matière sous forme de poussières ou agglo-

méré dans une couche tourbillonnaire et on doit assurer son agglomération ou frittage jusqu'à une recalcination, auquel cas on opère dans une plage de températures comprises entre environ 1100 et 1350 'C avec un gradient d'échauffement

extrêmement élevé.

A titre d'avantage, on a indiqué une réduction du temps de recalcination d'environ 70 % avec des avantages résultants comme une réduction de dimensions du réacteur de recalcination ou une augmentation de son débit et le cas échéant une exécution de la recalcination à des températures

plus basses et avecd Iminution de la consommation de combus-

tible Certains de ces avantages résultent, dans le cas de

gradients d'échauffement extrêmement élevés, de l'élimina-

tion d'une désactivation du produit calciné.

Egalement cette proposition n'a pas été mise en pratique, bien que ses bases théoriques soient correctes, à

cause d'incidents dans les groupes stationnaires de chauffa-

ge. En effet lors de l'échauffement de la matière dans un groupe stationnaire, il peut se produire, également dans la plage de températures comprises entre 850 et 1250 'C, des dépôts et des incrustations dont le liant est formé en partie par des produits fondus en déséquilibre pouvant exister à de telles températures, essentiellement par des composants secondaires comme Kcl, K 2504, Ca SO 4 dont la teneur a augmenté dans le circuit De telles incrustations nécessitent une grande dépense de nettoyage et empêchent

finalement la mise en oeuvre correcte du procédé.

Si on pouvait résoudre ces problèmes et élargir les limites ainsi créées pour les possibilités techniques, on réaliserait à cet égard un progrès important. On obtiendrait essentiellement 'des économies en combustible par tonne de klinker, des réductions des besoins en énergie et en outre une réduction des frais d'investissement et également une diminution de l'énergie de broyage car du klinker produit par une cuisson rapide n'est pas aussi fortement aggloméré ou fritté mais sort

relativement poreux.

Dans le procédé de cuisson classique qui a été décrit ci-dessus o on opère avec des installations de

cuisson opérant avec écoulement à contre-courant du combus-

tible et du produit, on obtient cependant de façon extrême-

ment défavorable un klinker poreux par suite de l'augmenta-

tion du pourcentage de poussières, car il s'établit des circulations de poussières qui ont pour conséquence, d'une

manière connue, une diminution considérable de la produc-

tivité et de l'installation et une augmentation de la consom-

mation spécifique d'énergie.

L'invention a pour objet d'éliminer les diffi-

cultés mentionnées ci-dessus ainsi que les limitations techniques, notamment lors d'une cuisson rapide de klinker

de ciment et d'exploiter à cet effet les propriétés natu-

relles de la matière mise en oeuvre pour éviter des inci-

dents de marche et des incrustations, afin de permettre une cuisson rapide et sans difficulté du klinker avec des

moyens économiques.

Le problème est résolu, pour un procédé de calcination de klinker de ciment à partir de différentes matières premières minérales, qui ont été soumises, après une préparation séparée et un pré-traitement thermique séparé, à une épuration et à une recalcination pour la réaction de klinker, en ce qu'une des matières premières est enrichie avec des proportions relativement grandes en composants formant des phases fusibles ou bien est composée

de ceux-ci, en ce qu'une autre matière première est enri-

chie avec des proportions relativement faibles de composants

formant des phases fusibles ou bien est constituée de ceux-

ci, en ce que la matière première plus riche en phases fusibles est fondue après un pré-traitement thermique et est introduite dans la condition liquéfiée par fusion, avec la matière première plus pauvre en phases fusibles, se présentant sous la forme d'une phase solide et pré- traitée thermiquement, dans un réacteur à klinker, en ce que les deux matières premières sont mélangées l'une avec l'autre dans celui-ci et en ce que le mélange est recuit et/ou

recalciné sous forme de klinker.

Pour une meilleure compréhension, on va donner

en cet endroit une définition des expressions utilisées.

Dans le sens de l'invention, on fait une différence entre

des matières brutes, des matières premières et des compo-

sants. Par l'expression " matières brutes ", on désigne des substances minérales qui sont tirées du sol dans des exploitations à ciel ouvert ou souterraines et qui sont

conditionnées le cas échéant par concassage, lavage, classi-

fication, etc -

Par l'expression " matières premières ", on désigne des masses de matières ou des matières qui sont nécessaires pour la fabrication d'une qualité déterminée de ciment et qui sont introduites dans l'installation pour une

mise en oeuvre.

Par le terme " composants ", on désigne des constituants chimiques, par exemple Si O 2, Ca CO 3, Ca O, A 1203, Fe 203, etc, qui sont contenus avec une certaine proportion

dans des matières premières ou des matières brutes.

Pour des mélanges de composants comme par exemple des matières premières pour la fabrication de ciment, on observe généralement, à la place d'un point de fusion net, un intervalle de température, également appelé " intervalle de

fusion " dans lequel se produit la fusion Pour la calcina-

tion du ciment, notamment pour la calcination classique du ciment Portland, le bain de fusion formé initialement lors du chauffage est toujours riche en A 1203 et-en Fe 203 mais il est cependant pauvre en Si O 2 Ces composants sont toujours

déjà liés chimiquement à Ca O aux températures qui inter-

viennent, et qui sont supérieures à environ 13000 C Les phases alors existantes, à savoir-Ca 3 A 1206, Ca 12 A 114033, Ca 2 (Al, Fe)205 et plus rarement Ca 2 Fe 205 passent dans la masse en fusion dans une plage de températures comprises entre environ 1300 et 1400 "C et elles sont considérées comme relativement facilement fusibles La fusion des

phases silicatées Ca 3 Si O 5 et Ca 2 Si O 4 nécessite des tempé-

ratures jusqu'au maximum environ 2000 'C, c'est-à-dire qu'elle se produit à des températures supérieure et qu'elle couvre une plage de températures 4 à 6 fois plus large que les phases alumino-ferritiques Les phases silicatées riches en chaux peuvent par conséquent être considérées comme relativement difficilement fusibles Des mélanges particulièrement riches en chaux contiennent' également, dans une plage de températures supérieure à 20000 C, encore du Ca O solide Par contre dans des mélangesparticulièrement pauvres en chaux, il peut se produire une fusion déjà entre environ 900 et 1300 'C, auquel cas il peut apparaître comme phases cristallisées en équilibre encore une série de composés assez pauvres en chaux, mais qui n'ont cependant

dans ce cas pas besoin d'être traités séparément.

Les proportions quantitatives des composants sont déterminées en fonction de la composition prévue pour

le klinker Du fait que les composants formant principale-

ment des phases fusibles, comme A 1203 et Fe 203, sont intro-

duits avec les substances minérales argileuses et le cas échéant sous la forme de minerai de fer ou de silicate d'aluminium contenant du fer, la matière première qui introduit principalement ces composants, est considérée comme " assez riche en phases fusibles " tandis qu'une autre matière première, qui contieht beaucoup moins ou pas de ces composants, est considérée comme " assez pauvre en phases fusibles ", tout en étant cependant plus riche par exemple

en Ca CO 3 et, à un degré inférieur, en Mg CO 3.

Grâce à l'invention, on obtient toute une série d'avantages Par le traitement thermique adapté des matières

premières de différentes natures, la formation et l'enri-

chissement de matières perturbatrices comme par exemple l'anhydride sulfureux, le gaz carbonique ou des oxydes alcalins, des chlorures alcalins et des sulfates, sont évités dans une large mesure ou bien sont localisés dans des parties ou groupes stationnaires de l'installation o ces substances se forment préférentiellement et il est ainsi possible d'assurer un meilleur contrôle par des mesures et moyens connus comme une dérivation ou une

dilution ou bien une adaptation de température.

Ainsi, et par séparation des matières après définition de la teneur en composants formant des phases fusibles, on évite très avantageusement par la suite des

incidents de calcination par exemple par formation d'accu-

mulations annulaires ou bien de dépôts excessifs En effet la matière plus pauvre en phases fusibles a par elle-même tendance, dans le cas d'un échauffement stationnaire, à ne pas former des incrustations D'autre part, la matière plus riche en phases fusibles se présente sous la forme d'une masse fondue qui peut être canalisée d'une manière plus commode.

Par un traitement thermique adapté aux proprié-

tés naturelles des matières premières, on arrive ensuite,

grâce à l'invention, à effectuer pratiquement sans difficul-

té la cuisson rapide en exploitant les avantages précités

qui peuvent ainsi être obtenus.

En outre, on obtient très avantageusement une diminution des frais d'investissement et d'exploitation par suite d'une commande continue du processus dans des ensembles stationnaires, plus avantageux et plus économiques, ce qui permet de raccourcir encore le four tubulaire rotatif utilisé

comme réacteur à klinker.

Du fait que le four tubulaire rotatif ne sert

qu'à la recalcination, il est possible de le maintenir extrê-

mement court, ce qui est favorisé par un degré de remplissa-

ge relativement élevé qui est avantageux pour le mélange des matières dans le lit, de substances, et également par suite

d'une absence de zone d'échauffement.

Un autre avantage est obtenu par suite d'un raccourcissement des canalisations, comme par exemple la canalisation d'air tertiaire, ce qui permet d'obtenir une autre réduction-importante de dépenses.

Enfin, grâce à la cuisson rapide, il est possi-

ble de former du trisilicate de calcium (= Alit), en écono-

misant du combustible, à un niveau de température relative-

ment bas, de sorte qu'on obtient comme autre avantage une réduction de la capacité du refroidisseur, ce qui permet de diminuer les frais de construction et d'exploitation du refroidisseur. Enfin du fait que le klinker obtenu par le procédé conforme à l'invention est plus poreux que dans le cas d'une calcination classique, on réalise également une

économie de broyage.

En fonction de la teneur en carbonates des matières premières, il est prévu qu'aussi bien la matière première riche en phases fusibles que la matière première

pauvre en phases fusibles soient calcinées au moins partiel-

lement, et le cas échéant également complètement, avant

leur introduction dans le réacteur à klinker.

Du fait que, à la différence des procédés classiques, l'invention prévoit que le mélange des matières

premières ou des composants soit d'abord réalisé complète-

ment dans le réacteur à klinker, il-est proposé, conformé-

ment à une caractéristique essentielle de l'invention, que les matières premières thermiquement prémkraitées soient introduites avec formation simultanée d'un mélange dans le réacteur à klinker A cet égard, la masse en fusion peut être amenée en même temps qu'une matière-première sous forme de farine, pauvre en phases fusibles et fortement chauffée, dans la zone d'une flamme et le cas échéant elle peut être introduite au travers de celle-ci, avec pulvérisation et tourbillonnement, dans le réacteur à klinker A cet égard il est en outre avantageux que le recuit ou la recalcination du lit de matière soit effectué dans le réacteur à klinker

avec un mouvement intensif de mélange.

Un tel mouvement intensif du mélange dans le four tubulaire rotatif peut par exemple être obtenu en choisissant, pour un degré de remplissage relativement grand, qui dépasse nettement au moins le degré classique de remplissage lors d'une utilisation conventionnelle des fours tubulaires rotatifs, une vitesse de rotation qui n'est que peu inférieure à la vitesse de rotation critique de sorte que des forces intensives de déplacement agissent sur le lit de matière Ainsi les matières premières sont amenées intimement en contact l'une avec l'autre et le

mélange est homogénéisé.

Il est essentiel pour la mise en pratique du procédé-que, lorsqu'on a affaire notamment à plusieurs matières brutes ayant des teneurs différentes en composants formant des phases fusibles, les matières premières soient mélangées quantitativement ou enrichies par une sélection définie desdits composants En outre on opère de telle sorte que ces matières premières soient chauffées dans chaque cas rapidement, après établissement de leurs teneurs relatives en composants formant des phases fusibles, et en tenant compte de leur pré-traitement thermique adapté séparément, dans la plage de températures comprises entre la fin de la désacidification ( environ 900 'C) et le début de la formation de trisilicate de calcium ( = Alit) ( environ

1250 'C), que ce soit dans un groupe stationnaire de chauffa-

ge ou bien par équilibrage de température entre les matières premières lors de leur introduction dans le réacteur à klinker.

Lorsqu'on utilise dans la description de l'inven-

tion le terme " fusion ", on doit entendre celui-ci dans le sens o, lors d'une fusion de la matière première plus riche en phases fusibles, au moins 30 % en poids de cette matière sont transformés à l'état fondu de sorte qu'on obtient un courant de matière partiellement fondue qui se comporte en

ce qui concerne l'écoulement comme un bain de fusion.

A cet effet il est prévu que la fusion soit effectuée de préférence dans la condition de suspension de la matière première à grains fins dans la flamme, par exemple dans un cyclone de fusion ou-dans une fosse de fusion, ou bien le cas échéant dans une sole, de préférence en utilisant des combustibles et à cet égard on peut employer des combustibles de toutes formes appropriées, notamment solide, liquide ou gazeuse. Pour obtenir un équilibre de températures au niveau nécessaire qui est compris entre environ 1300 et

1400 C dans le mélange des matières premières thermique-

ment pré-traitées dans le réacteur à klinker, il est

nécessaire le cas échéant que le courant de matière partiel-

lement fonduesoit surchauffé et que sa proportion liquéfiée

soit ainsi augmentée On obtient avantageusement une possi-

bilité de mélange qui est d'autant meilleur qu'il existe dans le mélange un plus grand pourcentage de matières

fondues.

A cet égard, la matière riche en phases fusibles peut avantageusement se trouver déjà à l'état fondu ou tout au moins partiellement fondu, en utilisant du laitier au moins en partie fondu provenant d'un processus de fusion, de

préférence du laitier de haut fourneau.

On obtient ainsi une réduction des besoins en combustible car du laitier liquéfié possède déjà un povoir calorifique important et la chaux contenue dans celui-ci ne

nécessite plus aucune chaleur de désacidification.

Il peut être nécessaire que la matière première riche en phases fusibles ou bien le laitier reçoive de la chaux jusqu'à ce qu'on obtienne une teneur en Ca O rentrant dans le domaine de stabilité du Ca 2 Si O 4 ( Belit), notamment soit par incorporation au mélange déjà lors du broyage brut, ou bien par adjonction au mélange de farine brute ou de farine chaude riche en chaux, le cas échéant dans le laitier, afin d'éviter la décristallisation, défavorable

pour la formation d'Alit, de phases pauvres en chaux.

Les composants riches en phases fusibles peuvent,

dans le procédé conforme à l'invention, avoir avantageuse-

ment un rapport A 203/ Fe 203 assez bas ( module d'argile), de sorte qu'on obtient de plus basses températures de fusion et un plus faible intervalle de fusion pour les

différentes matières premières Le procédé convient parti-

culièrement bien pour la fabrication de ciments Portland pauvres en C 3 A et qui ont une meilleure résistance aux sulfates. Lors de l'utilisation de laitier de haut fourneau, il peut en outre être avantageux ou nécessaire que celui-ci soit enrichi avec A 1203 ou Fe 203 et le cas

échéant chauffé.

Il est en outre avantageux que, dans le procédé conforme à l'invention, les étapes de pré-traitement thermique des matières premières, telles qu'un préchauffage, une calcination, un chauffage ainsi qu'une fusion, soient réalisées dans des groupes stationnaires, de sorte qu'on atteint l'objectif envisagé initialement, à savoir que simplement la réaction de klinker soit réalisée dans un

réacteur rotatif.

A cet égard, on peut utiliser un four tubulaire rotatif ou également un réacteur à plateau tournant, qu'on

fait fonctionner avec des directions identiques d'écoule-

ment, avec des directions inverses l'une de l'autre ou le

cas échéant suivant un principe d'écoulement combiné.

Une installation pour la calcination de klinker de ciment à partir d'au moins deux matières premières minérales différentes, qui ont été soumises, après une préparation séparée et un pré-traitement thermique séparé, à une épuration et à une recalcination pour la réaction de

klinker, notamment-conformément au procédé selon l'inven-

tion, faisant intervenir deux groupes séparés de préchauffa-

ge disposés parallèlement ainsi qu'un réacteur à klinker en aval duquel est disposé un groupe de refroidissement, se différencie de l'art antérieur par le fait que le groupe de préchauffage de la matière première riche en phases fusibles comporte un réacteur de fusion et par le fait que le four

tubulaire rotatif comporte aussi bien un dispositif d'ali-

mentation pour un courant de matière partiellement fondue qu'un dispositif d'alimentation pour de la matière sous

forme de farine chauffée.

Selon d'autrescaractéristiques de l'installation

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conforme à l'invention: a) comme réacteur de fusion, il est prévu un cyclone de fusion;

b) le réacteur de fusion est équipé d'un étage de calcina-

tion ou bien il est prévu en amont du réacteur un étage de calcination; c) chaque groupe de préchauffage comporte une installation

séparée de canalisation de fumées et les deux installa-

tions de canalisation de fumées comportent le cas échéant un dispositif commun d'épuration de fumées d) le groupe de préchauffage de la matière de base pauvre en phases fusibles est équipé d'un calcinateur; e) il est prévu comme réacteur à klinker un four tubulaire rotatif qui comporte essentiellement la zone de réaction pour la formation de trisilicate de calcium ( Alit), qui est réduit en longueur à la dimension la plus courte correspondant au temps de séjour nécessaire pour la formation d'Alit et en ce que son entraînement et son montage sont agencés pour obtenir une vitesse de rotation pouvant atteindre une valeur peu inférieure à la vitesse de rotation critique, f) le réacteur à klinker est agencé sous la forme d'un réacteur à écoulements de mêmes sens et il comporte des

dispositifs d'alimentation en air secondaire, en combus-

tible, en masse fondue et en farine chaude sur un des côtés frontaux ainsi que des orifices de sortie de fumées et de klinker sur l'autre côté frontal; g) le réacteur à klinker est agencé sous forme d'un réacteur à écoulements de sens mutuellement inverses et comporte des dispositifs d'alimentation en masse fondue et en farine chaude ainsi qu'un orifice de sortie de fumées sur un des côtés frontaux ainsi que des dispositifs d'alimentation en air secondaire et en combustible et également une sortie de klinker sur le côté frontal opposé, h) le réacteur à klinker est agencé pour obtenir un système d'écoulement combiné et comporte un orifice de sortie de

fumées sur un côté frontal et des dispositifs d'alimenta-

tion en masse fondue, en farine chaudeen combustible et en air secondaireainsi qu'une sortie de klinker sur le côté frontal opposé; i) le réacteur à klinker est agencé pour obtenir un système d'écoulement combiné et comporte un orifice de sortie de fumées ainsi qu'un dispositif d'alimentation en farine

chaude sur un côté frontal et des dispositifs d'alimen-

tation en masse fondue, en combustible et en air secon-

daire ainsi qu'une sortie de klinker sur le côté opposé; j) il est prévu un groupe de chauffage entre le calcinateur de la matière première pauvre en phases fusibles et le

réacteur à klinker.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la

description, donnée à titre d'exemplesnon limitatifs en

référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 3 représentent respectivement des schémas

d'installations de calcination de klinker ayant des agence-

ments différents des voies parallèles de préchauffage en vue d'une adaptation du pré-traitement thermique à des courants quantitatifs différents de matières premières les figures 4 a à 4 d représentent respectivement un réacteur à klinker comportant des dispositifs pour l'alimentation en produit fondu, en farine chaude, en combustible et en air secondaire ainsi que des orifices de sortie de klinker et

de fumées, en étant agencés respectivement pour un fonction-

nement avec des courants de mêmes sens ( figure 4 a), avec des courants de sens mutuellement inverses ( figure 4 b) ainsi que suivant un principe d'écoulement combiné ( figure 4 c et figure 4 d); les figures 5 à 9 sont des vues latérales schématiques

d'installations de calcination ayant des agencements diffé-

rents, notamment en fonction des conditions d'alimentation quantitative des matières premières; la figure 10 représente un cyclone de fusion comportant un

dispositif de surchauffe de la masse fondue.

Les installations représentées d'une façon purement schématique sur les figures 1 à 3 se différencient essentiellement par l'équipement des voies de préchauffage

A et B avec des groupes de traitement thermique station-

naires. L'installation de la figure 1 comporte des voies parallèles de préchauffage A et B La voie A comporte un préchauffeur 1 qui se compose d'une manière classique

d'une chaîne de cyclones de préchauffages placés l'un.

derrière l'autre, comme le montrent en détail les figures à 9 On introduit dans le préchauffeur 1 de la farine brute, comme indiqué par la flèche 2, et on évacue des

fumées, conformément à la flèche 3, après qu'elles ont -

cédé la chaleur utile qu'elles contiennent A partir du préchauffeur 1 la farine brute parvient, à des températures d'environ 650 C, comme indiqué par la flèche 4, dans un calcinateur-5 Cet agencement est montré à titre d'exemple

sur la figure 5, o on a mis en évidence une fosse verti-

cale de réaction comportant une branche ascendante et une branche descendante Il n'est cependant pas exclu d'utiliser dans le cadre de l'invention d'autres réalisations connues de calcinateurs, par exemple sous la forme de réacteurs ayant le profil de cuves ou de cyclones, etc. Après introduction des quantités proportionnées de farine brute et de combustible, il se produit dans le calcinateur 5 une désacidification partielle ou complète de la masse introduite On ajoute à celle-ci du combustible

soit dans une zone d'admission 6, soit le cas échéant égale-

ment en plusieurs zones Comme air de combustion, on intro-

duit de l'air chaud provenant du refroidisseur par l'inter-

médiaire de la canalisation 8 dans le calcinateur 5 S Le cas échéant, on peut mélanger à l'air chaud 8 provenant du refroidisseur du gaz de combustion provenant du réacteur à

klinker 10, comme indiqué par une flèche 11.

La farine brute de la zone d'admission 2 contient la matière première pauvre en phases fusibles, dans laquelle

intervient comme composant principal du carbonate de calcium.

Le produit partiellement ou complètement désacidifié 40 est transféré à partir du calcinateur 5-avec le courant de gaz dans le groupe de chauffage et séparation 52 à partir duquel, après séparation du gaz et du produit, celui-ci est amené au moyen de la canalisation 12 dans le réacteur à klinker 10 tandis que du gaz chaud est renvoyé au moyen de la canalisation 7 dans le préchauffur 1 Du combustible est introduit le cas échéant dans le groupe 52 à l'endroit

désigné par 6 '''.

La voie de préchauffage B comporte également un préchauffeur 1 ', en principe d'un même type de construction que le préchauffeur 1 de la voie de préchauffage A Celui-ci peut cependant avoir une capacité, c'est-àdire un volume de construction, et par conséquent des débits de gaz, de produit et de chaleur qui sont différents de la voie de préchauffage B On introduit dans le préchauffeur 1 ', conformément à la flèche 2 ', de la farine brute qui contient des composants riches en phases fusibles comme de l'argile, de la latérite, de la bauxite ou du minerai de fer, de la marne, de la marne argileuse, des cendres volantes de

lignite et des substances chimiquement-semblables.

Le produit préchauffé est introduit, à partir du préchauffeur 1 ', conformément à la flèche 4 ' dans un

réacteur de calcination et de fusion 5 ', 55, dont la dispo-

sition et l'agencement correspondent par exemple à ceux du réacteur de calcination et fusion 5 ', 51 ', 55 représenté sur la figure 5 Dans ce réacteur, le produit 4 ' arrivant du préchauffeur 1 ' à une température comprise entre environ 650 et 700 'C, pour autant qu'il contienne des fractions de carbonates, est calciné et ensuite fondu On obtient ainsi, par exemple dans le cas d'une proportion de masse fondue de % en poids, un courant de produit partiellement fondu et se comportant à la façon d'un liquide Celui-ci est soumis, le cas échéant avant ou à la sortie du réacteur de fusion 55, par une fourniture complémentaire d'énergie à l'endroit 6 ", le cas échéant au moyen de combustible, et à l'aide d'une flamme ou d'un chauffage électrique, à une surchauffe et

ainsi sa proportion de partie liquide fondue est augmentée.

Le courant de produit fondu est introduit au moyen de la canalisation 12 ' dans le réacteur à klinker 10 et il est mélangé dans celui-ci avec la farine chaude arrivant par la canalisation 12 lors de l'entrée dans le réacteur à

klinker 10.

On introduit dans le réacteur de calcination et fusion 5 ', 55 du combustible dans la position 6 " et de l'oxygène au moyen de l'air chaud provenant du refroidis- seur 9 par l'intermédiaire de la canalisation 8 ' Cet air chaud provenant du refroidisseur peut être mélangé le cas échéant à une certaine proportion de fumées provenant du

réacteur à klinker 10 par l'intermédiaire de la canalisa-

tion 11 ' Du gaz chaud sortant du réacteur de calcination et fusion 5 ', 55 est introduit par l'intermédiaire de la canalisation 7 ' dans le préchauffeur 1 ' et il cède la

chaleur utile qu'il contient au produit d'alimentation 2 '.

Le réacteur à klinker 10 est par exemple un four tubulaire rotatif relativement court, dont le mode de fonctionnement et la disposition dans l'installation seront expliqués dans la suite à l'aide des figures 4 a à 4 d et des

figures 5 à 9.

L'agencement d'installation de la figure 1 convient avantageusement pour une répartition quantitative inégale des matières premières, auquel cas la matière première pauvre en phases fusibles intervient en quantité

* supérieure à celle de la matière riche en phases fusibles.

L'agencement d'installation de la figure 2 tient compte de proportions quantitatives approximativement égales

des matières premières.

Cet agencement se différencie d'un autre agence-

ment de la voie de préchauffage B de l'installation de la fig 1 par le fait qu'il est prévu entre le préchauffeur 1 '

et le réacteur de fusion 55 un pré-calcinateur séparé 5 '.

Celui-ci est nécessaire du fait que par exemple on ajoute à la matière première riche en phases fusibles de la chaux jusqu'à ce qu'on obtienne une teneur en Ca O rentrant dans la zone de stabilité du Ca 2 Si O 4 ( Belit), de sorte qu'elle contient en correspondance une proportion de carbonate de

calcium qui doit être désacidifié.

La figure 3 représente l'agencement d'une instal-

lation de calcination de ciment conforme à l'invention, dans laquelle on fait intervenir un proportionnement quantitatif des matières premières suivant lequel la matière la plus riche en phases fusibles entre en jeu avec une masse bien supérieure à l'autre A cet égard, on peut supprimer dans -5 la voie de préchauffage A un réacteur de calcination car le contenu de chaleur ou l'excès de chaleur du courant de produit partiellement ou complètement fondu 12 ' provenant de la voie de préchauffage B est suffisant pour la calcination de la quantité relativement faible du produit à forte teneur en chaux et pauvre en phases fusibles provenant de A lors du mélange en vue d'une recalcination A cet égard, l'équipement de la voie de préchauffage B correspond à celui de la fig 2, auquel cas les proportions de grandeurs et de capacités sont adaptées aux courants quantitatifs et thermiques réels après

introduction des quantités de matières premières.

Le réacteur à klinker 10 des installations des figures 1 à 3 ou 5 à 9 est avantageusement alimenté en chaleur, dans la plupart des cas, au moyen d'un brûleur 13 et on ajoute au combustible, conformément à la flèche 14, de l'air chaud provenant du refroidisseur A partir du réacteur à klinker ou de recalcination 10, du klinker terminé de calcination est transféré conformément à la flèche 15 dans le groupe de refroidissement 9 On introduit dans celui-ci de l'air de refroidissement dans la direction de la flèche 16 et, par échange direct de chaleur avec la masse de klinker, cet air est fortement échauffé Ensuite le klinker est évacué

dans la condition refroidie conformément à la flèche 17.

Dans le cas d'un enrichissement en matières perturbatrices par exemple du gaz du réacteur à klinker 10, il est possible d'effectuer une dérivation partielle de gaz par l'intermédiaire du bypass 18 S'il se produisait en

d'autres endroits des enrichissements en matières perturba-

trices, il est possible de dériver du gaz par le bypass 19, par exemple à partir du réacteur de fusion 55, conformément

à la figure 2.

Des fumées provenant des voies de préchauffage A et B sont déchargées séparément, dans des installations des figures 1 à 3 et également 5 à 9, par des ventilateurs

d'aspiration conformément aux flèches 3 et 3 ' Cette déchar-

ge séparée est avantageuse et efficace parce que de préfé-

rence la voie de préchauffage B peut contenir, lors de

l'utilisation d'un combustible riche en soufre, une concen-

tration relativement grande en anhydride sulfureux et pour cette raison les fumées, à la différence des fumées " plus propres " provenant de la voie de préchauffage A, doivent être post-traitées avec des moyens connus, comme par exemple un laveur de gaz Par ailleurs, il semblera nécessaire aux spécialistes d'effectuer une épuration des fumées mais, comme un tel système est bien connu, on ne l'a pas décrit

ou représenté de façon détaillée dans le cadre de l'inven-

tion. Les figures 4 a à 4 d représentent des réacteurs à klinkers conformes à l'invention, dans une représentation purement schématique montrant différentes conditions de marche, par exemple avec des écoulements de sens identiques,

de sens mutuellement inverses et suivant un principe d'écou-

lement combine.

La figure 4 a montre un fonctionnement avec courants de sens identiques, auquel cas on a représenté d'un côté du four tubulaire rotatif 10, à savoir sur le côté gauche, des entrées d'air secondaire 14, de combustible 13, de masse fondue 12 ' et de farine chaude 12, ces éléments étant de préférence mélangés intimement à l'entrée, alors que par contre il sort du côté frontal opposé du four tubulaire rotatif 10 des fumées dans la direction de la flèche 11 ainsi que du klinker dans la direction de la flèche 15 Par ailleurs, on a utilisé sur les figures 4 a à 4 d les mêmes références numériques que sur les figures 1 à 3 pour désigner les matières et groupes correspondants, c'est-à-dire les flèches 11 pour les fumées, 12 pour la

farine chaude, 12 ' pour la masse fondue, 13 pour le combus-

tible, 14 pour l'air secondaire et 15 pour le klinker.

Conformément à la figure 4 b, on fait fonction-

ner le réacteur à klinker 10 à contre-courant, auquel cas on fait écouler la masse fondue 12 ' et la farine chaude 12 dans une direction inverse de celle du combustible 13, de

l'air secondaire 14 et des fumées 11.

La figure 4 c montre un système à écoulement combiné, auquel cas le réacteur à klinker 10 reçoit dans la même direction la masse fondue 12 ' et la farine chaude 12 ainsi que le combustible 13 et l'air secondaire 14 tandis que les fumées 11 sont évacuées dans le même sens à l'autre extrémité du réacteur à klinker 10, le klinker 15 passant dans le réacteur 10 dans le sens inverse et étant déchargé du côté d'entrée des éléments de réaction En conséquence, le four tubulaire rotatif présente une inclinaison dans la

direction de décharge du klinker 15.

Une variante de cette structure est représentée schématiquement sur la figure 4 d, auquel cas la farine

chaude 12 est introduite du côté de sortie des fumées.

Les fumées 5 à 9 représentent schématiquement

des installations conformes à l'invention et agencées diffé-

remment, Sur la figure 5, le réacteur à klinker 10 est intégré, en correspondance au mode opératoire de la fig 4 a,

à l'installation de manière à fonctionner avec des écoule-

ments dans des sens identiques L'installation comporte deux voies de préchauffage A et B Chacune desdites voies comporte quatre étages à cyclones 101, 102, 103, 104 branchés en série tandis qu'il est prévu dans la voie de préchauffage B des

étages à échangeurs de chaleur 101 ', 102 ', 103 ', 104 ' corres-

pondants- Les étages à cyclones, entourés à chaque fois par une ligne en traits interrompus, constituent au total les unités de préchauffage 1 et 1 ' La voie A est associée, dans

la direction d'écoulement du courant de produit, à la canali-

sation 4 du pré-calcinateur 5, qui est branché en aval de l'unité de préchauffage 1 cellui-ci camprend la fosse de réaction 51 ainsi que le dispositif d'alimentation en combustibl'e 6 A la sortie du refroidisseur 9, de l'air chaud est introduit par l'intermédiaire de la fosse d'air secondaire 8, dans la fosse de réaction 51 et il est mélangé dans l a zone de l'alimentation en combustible 6 avec de la farine brute préchauffée provenant de la canalisation 4 Le mélange de combustible 6 et de farine brute préchauffée 4, contenant du carbonate, est chauffé dans la fosse de réaction 51 du

calcinateur 5 jusqu'à une température de calcination d'en-

viron 9000 C, il est soumis à une désacidification endother-

mique puis, dans le séparateur 52 placé en aval, il est séparé à une température d'environ 900 'C du courant de gaz et il est introduit sous forme de produit calciné, par l'intermédiaire de la canalisation 12, dans le réacteur à

klinker 10 tandis que du gaz chaud est renvoyé par l'inter-

médiaire de la canalisation 7 dans le préchauffeur de farine

brute 1.

A partir de la voie de préchauffage B, de la matière première riche en phases fusibles et sous forme de farine, qui a été chauffée dans le préchauffeur 1 ' comportant les étages à cyclones 101 ', 102 ', 103 ', 104 ', est introduite au moyen de la canalisation 4 ' dans le pré- calcinateur 51,

51 ' et des composants de chaux qu'elle contient sont désaci-

difiés en majeure partie Du combustible est introduit dans le précalcinateur 5 ', 51 ' au point 6 ', de même que de l'air secondaire chaud 8 ', et il est mélangé intimement avec le produit préchauffé dans la fosse de réaction 51 ', avec extraction de gaz carbonique dans une plage de températures comprises entre 650 et environ 900/9500 C Du produit calciné est introduit à cette température dans le réacteur de fusion et il est fondu dans celui-ci, avec introduction de combustible par le point d'admission 6 ", jusqu'à ce qu'on obtienne un courant de produit partiellement fondu qui contient au moins 30 à 35 % en poids de phase liquéfiée et qui possède ainsi 'des propriétés Théologiques A la sortie du réacteur de fusion 55, le produit fondu est transféré par l'intermédiaire de la canalisation 12 ' dans le réacteur à

klinker 10 Dans celui-ci, les matières premières thermique-

ment pré-traitées, notamment la farine chaude complètement

désacidifiée et fortement chauffée provenant de la canalisa-

tion 12, et le courant de produit fondu provenant de la canalisation 12 ', sont mis en turbulence, avec brassage intime simultané avec du combustible 13 et de l'air chaud 14 provenant du refroidisseur, dans une flamme 110 et ils sont mélangés l'un avec l'autre de façon-homogène dans le lit de produit 111 par le mouvement de rotation du réacteur à klinker 10, en étant recalcinés sous forme de klinker avec

formation d'Alit à des températures d'environ 1300 à 14000 C.

Du klinker est déchargé conformément à la flèche 15 dans le refroidisseur 9 et il est refroidi, avec échange de chaleur avec l'air froid 16 introduit dans le refroidisseur, pour

donner le produit final 17 tandis que l'air du refroidis-

seur est échauffé jusqu'à environ 900 C et canalisé par l'intermédiaire des tuyaux 8, 8 ' jusqu'aux différents points

d'alimentation en combustible 6, 6 ' 6 ", de l'installation.

Des fumées provenant du réacteur à klinker 10

sont introduites au moyen du tuyau 11, le cas échéant par-

tiellement ou complètement, dans l'air chaud 8, 8 ' sortant du refroidisseur, en étant cependant le cas échéant également

dérivées en partie dans le bypass 18 pour réduire les concen-

trations en matières nocives.

L'installation de la figure 6 comporte, dans la voie de préchauffage A, une unité de préchauffage 1 pourvue'de trois étages à cyclones 101, 102 et 103 De la farine brute préchauffée est divisée au point 106 sous la

forme de deux courants Un courant est introduit par l'inter-

médiaire de la canalisation 42 dans le pré-calcinateur 5.

Celui-ci comporte la fosse de réaction 51 pourvue de l'alimen-

tation en combustible 6 En outre le pré-calcinateur 5 com-

porte un cyclone 52 ' agencé sous forme d'un post-réchauffeur et d'un séparateur Dans ce cyclone sont introduites des fumées provenant du réacteur à klinker 10 à une température d'environ 1400 C par l'intermédiaire de la canalisation 11, o débouche également la canalisation 41 pour la farine brute préchauffée Le proportionnement de la farine brute et du gaz

est choisi de manière que, avec une désacidification constan-

te, on obtienne une température de mélange de l'ordre de grandeur de 900 C, et la farine désacidifiée est introduite

-par l'intermédiaire de la canalisation 12, à cette tempéra-

ture, dans le four tubulaire rotatif 10 agencé sous forme d'un réacteur de recalcination Un courant de produit partiellement fondu provenant du cyclone de fusion 55 de la voie de préchauffage B est introduit également dans le four tubulaire rotatif 10 par la canalisation 12 ' Les deux courants de produit sont mélangés l'un avec l'autre à

l'introduction et ils forment, avec une autre homogénéisa-

tion, un mélange intime dans le lit de produit 111.

A partir de celui-ci, du klinker terminé de calcination est déchargé dans la direction de la flèche 15

dans le refroidisseur 9 De l'air chaud sortant du refroi-

disseur est introduit, à contre-courant par rapport au klinker 15, par l'intermédiaire des canalisations 8, 8 ' de l'installation, tandis qu'une quantité d'air provenant du refroidisseur par l'intermédiaire du tuyau de dérivation 14 est amenée directement au brûleur 13 du réacteur à klinker 10 La régulation des conditions de pression et d'écoulement dans l'installation est assurée par des mesures et des moyens connus et elle ne sera par conséquent pas

décrite de façon plus détaillée.

L'agencement-de la voie de préchauffage B de la figure 6 est essentiellement semblable, en ce qui concerne la disposition des groupes, à la représentation de la figure

5 et pour cette raison on ne répètera pas la description

-faite ci-dessus Par ailleurs, les mêmes groupes ou les mêmes éléments de construction ont été désignés par les

mêmes références numériques.

L'agencement de l'installation de la figure 6 convient avantageusement pour un proportionnement des matières premières o la matière première riche en phases

fusibles intervient avec le poids le plus fort Les propor-

tions différentes de dimensions qui sont mises en évidence sur le dessin ont été choisies pour montrer nettement que les courants quantitatifs de produit et de gaz sont adaptés aux volumes de construction des parties correspondantes de l'installation. L'installation de calcination de klinker de ciment de la figure 7 se différencie de l'installation de la figure 6 par le fait-que, dans la voie de préchauffage A, il est prévu une unité de-préchauffage 1 mais cependant aucun pré-calcinateur Ce schéma d'installation correspond à une répartition quantitative des matières premières o il intervient une matière première pauvre en phases fusibles en quantité considérablement plus faible que la matière première riche en phases fusibles En conséquence, la quantité relativement faible de carbonates dans la farine brute préchauffée dans la voie de préchauffage A peut être combinée avec les quantités bien supérieures de la matière première riche en phases fusibles et fortement chauffée provenant de la voie de préchauffage B dans le réacteur à klinker 10 pour être ansi désacidifiée Pour cette raison, le réacteur de fusion 55, qui est alimenté en combustible au point d'admission 6 ', est équipé d'un autre dispositif d'alimentation en énergie, ce qui permet de surchauffer la masse fondue Le courant de matière liquéfiée ainsi produit et le cas échéant surchauffé est canalisé par le tuyau 12 ', par exemple à une température d'environ 1300 *C, jusque dans le réacteur de recalcination 10 pour être combiné et mélangé avec de la farine brute préchauffée, contenant du carbonate de calcium et provenant du préchauffeur 1 Les courants sont alors réglés en quantité et en chaleur de manière qu'il s'établisse dans le mélange un équilibre thermique à un niveau de température d'au moins environ 1200 'C à l'entrée des deux courants de matières dans le

réacteur à klinker 10.

L'agencement de l'installation représentée sur

la figure 7 correspond au schéma de la figure 3.

Dans l'installation de calcination de la figure 8, le réacteur à klinker 10 fonctionne de la manière mise en évidence sur la figure 4 c On a affaire à un principe d'écoulement combiné dans lequel la masse fondue 12 ', la farine chaude 12, le combustible 13 et l'air secondaire 14 sont introduits sur un côté frontal 10 ' du réacteur à klinker , par lequel est également déchargé le klinker 15, tandis que les fumées 11 sortent par l'autre côté 10 "' Le réacteur est incliné en direction du côté de décharge 10 ' du klinker 15 Dans l'exemple de réalisation considéré, les proportions des écoulements sont choisies de façon que la farine chaude soit introduite avec la flamme 10 profondément à -l'intérieur du réacteur 10 et, en réglant en correspondance la vitesse du gaz, elle est agglomérée dans la zone de fond sous la forme d'un lit de matière 111 et elle est déchargée sous forme de klinker 15, à contre-courant par rapport à la

flamme 110, dans le refroidisseur 9.

Dans le cas d'un enrichissement en matières nocives, on peut assurer une décharge d'au moins une partie

du gaz contenant des matières nocives par le bypass 18.

Cette opération est possible aussi prématuré-

ment du fait que, dans le réacteur à klinker 10, on n'a

brûlé qu'environ 7 à 10 % de la quantité totale de combus-

tible nécessaire pour le processus de calcination de sorte que le gaz déchargé dans cette zone ne correspond ainsi

qu'à une faible proportion du volume total de fumées.

Dans l'installation de la figure 8, le calcina-

teur 5, 51 est agencé pour laisser passer une quantité relativement grande de matière première pauvre en phases fusibles et il est équipé de deux zones d'admission de

combustible 6 et 61 Un cyclone de surchauffe et de sépara-

tion 52 " est branché en aval du calcinateur 5 Ce cyclone est alimenté en gaz chaud provenant du calcinateur 5 et dont la température a été augmentée au-dessus de la température

de calcination d'environ 900 'C par introduction de combus-

tible au point 61 Egalement le cyclone de surchauffage 52 "' est alimenté en gaz chaud 11 à une température d'environ

1400 'C provenant du réacteur à klinker 10.

L'agencement de la voie de préchauffage B et du cyclone de calcination et de fusion 51 ', 55 branché en aval correspond, dans l'installation de la fig 8, à l'agencement plusieurs fois décrit ci-dessus, auquel cas cependant l'ordre de grandeur des groupes est relativement plus petit, en adaptation au débit quantitatif, que pour la voie de préchauffage A Cet agencement d'installation correspond à un proportionnement quantitatif suivant lequel les poids des matières riches en phases fusibles sont, considérablement plus faibles que ceux des matières premières pauvres en phases fusibles De tels proportionnements quantitatifs peuvent être adoptés par exemple lorsqu'un des matières premières contient en concentration relativement grande un composant approximativement pur et quand l'autre matière première contient des pourcentages de plusieurs composants

qui sont par exemple minéralogiquement difficilement sépa-

rables. Le mode de fonctionnement du réacteur à klinker

de la figure 8 correspond par ailleurs à la représenta-

tion de la figure 4 b.

L'installation de calcination de la figure 9 se différencie de celle de la figure 8 simplement en ce qui

concerne le mode opératoire du réacteur à klinker 10 Celui-

ci correspond à la représentation et à l'explication de la figure 4 d, auquel cas la masse fondue 12 ', le combustible 13 et l'air secondaire 14 sont introduits par le côté droit

' tandis que la farine chaude 12 est introduite, à contre-

courant, dans la zone du lit de matière 111 par le côté _ opposé 10 " La farine chaude 12 est recalcinée sous forme de klinker, en étant mélangée de façon homogène dans le lit de matière 111 avec la masse fondue 12 ' pulvérisée dans la flamme 110 Pour l'agencement restant, les installations des

figures 8 et 9 sont identiques.

Ces différences et explications des variantes des installations des figures 5 à 9 permettent de voir qu'il

est encore possible d'envisager plusieurs variantes d'instal-

lations, auquel cas notamment les voies de préchauffage A-et

B comportent les groupes de calcination, de surchauffe, de- fusion et de calcination de klinker disposés en série sont modifiables en

proportions dimensionnelles, en agencement et en association, notamment après définition des proportions

quantitatives des matières premières.

Des agencements qui sont fonctions en particulier des teneurs en composants des matières premières, de leurs proportions quantitatives et qui dépendent notamment de ce que l'installation conforme à l'invention est prévue pour des programmes de production constante ou bien pour des

changements fréquents de productions, seront traités diffé-

remment par un spécialiste d'un cas à un autre et à l'aide -

d'une étude de projet.

Il est essentiel pour l'invention d'effectuer la sélection envisagée des supports de composants sous la forme d'une matière première riche en phases fusibles et

d'une matière première pauvre en phases fusibles et égale-

ment d'effectuer leurs pré-traitements thermiques différents et séparés, y compris la production d'un courant de matière liquéfiée et son mélange avec un produit en forme de farine, thermiquement pré-traité, dans un réacteur à klinker en soulageant dans une large mesure l'étage de recalcination de klinker des processus de calcination et d'échauffement, le cas échéant en utilisant la cuisson rapide dans le cas de la matière première pauvre en phases fusibles en opérant entre 850 et 12500 C dans des groupes stationnaires Un de ces groupes est le cyclone de fusion 55 conforme à la figure 10 Celui-ci peut présenter une conception dans laquelle de l'énergie thermique est fournie dans trois plans 6 ", 60, 61 Dans ce cyclone, la matière solide encore finement granuleuse à l'entrée est introduite sur le côté en 62 avec le courant de gaz constitué par de l'air porteur et de l'air de combustion chaud 8 ' et elle est fondue avec introduction de combustible aux points 6 " et 61 Pour surchauffer le courant de produit fondu, on peut par exemple utiliser de l'énergie électrique, le cas échéant sous la forme d'un dispositif de chauffage par induction 63, dans la

zone de pointe de cyclone 64.

-Le type de construction du cyclone 55 a été simplement donné à titre d'exemple Celui-ci peut être

agencé, le cas échéant en exploitant-des expériences corres-

pondantes faites dans le secteur métallurgique, par exemple

sous la forme d'un dispositif de fusion connu sous la dési-

gnation " Flash-Smelter ", mais dans chaque cas on observe le principe de fonctionnement consistant à fondre la matière

à grains fins en suspension dans la flamme.

Claims (25)

REVENDICATIONS

1 Procédé de calcination de ciment de klinker à partir de matières premières minérales différentes, qui -ont été épurées et recalcinées après une préparation séparée et un pré-traitement thermique séparé pour la réaction de klinker, caractérisé en ce qu'une des matières premières est enrichie avec des proportions relativement grandes en composants formant des phases fusibles ou bien est composée de ceux-ci, en ce qu'une autre matière première est enrichie avec des proportions relativement faibles de composants

formant des phases fusibles ou bien est constituée de ceux-

ci; en ce que la matière première plus riche en phases fusibles est fondue après un pré-traitement thermique et est introduite à l'état fondu, avec la matière première plus pauvre en phases fusibles, se trouvant à l'état solide et pré-traitée thermiquement, dans un réacteur à klinker, en ce que les deux matières premières sont mélangées l'une avec l'autre dans celui-ci et en ce que

le mélange est recuit et/ou recalciné sous forme de klinker.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière première pauvre en phases fusibles est calcinée au moins partiellement avant l'introduction dans

le réacteur à klinker.

3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2,

caractérisé en ce que le recuit ou la recalcination sont

effectués avec mouvement intensif du mélange.

4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce que les matières premières thermiquement pré-traitées sont introduites, avec formation simultanée

d'un mélange, dans le réacteur à klinker.

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la masse fondue est-introduite, en même temps qu'une matière première sous forme de farine pauvre en phases fusibles et fortement échauffée, dans la zone d'une flamme et, le cas échéant au travers de celle-ci avec pulvérisation

et mise en turbulence, dans le réacteur à klinker.

6 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsqu'on opère avec notamment plusieurs matières brutes ayant des teneurs différentes en composants riches en phases fusibles et pauvres en phases fusibles, les

matières premières sont enrichies ou augmentées quantita-

tivement par une sélection appropriée des composants et en ce que ces matières premières, après définition de leurs proportions relatives en composants formant des phases fusibles, sont chauffées, lors de leur prétraitement thermique exécuté séparément, dans la plage de températures

comprises entre approximativement 800 et 1250 'C jusqu'appro-

ximativement à la température de réaction de klinker et le

cas échéant au-dessus et sont introduites à cette tempéra-

ture dans le réacteur à klinker.

7 Procédé selon l'une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que, lors de ia fusion de la matière première riche en phases fusibles, au moins 30 % en poids de la matière première sont convertis à l'état liquéfié par fusion de sorte que le courant de produit se comporte à

l'écoulement comme une masse fondue.

8 Procédé selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que la fusion est effectuée de préférence dans une condition de suspension de la matière première finement granuleuse dans la flamme, par exemple dans un cyclone de fusion ou une fosse de fusion, et le cas échéant

dans une sole, de préférence avec introduction de combus-

tibles solides, liquides ou gazeux.

9 Procédé selon l'une des revendications 1 à 8,

caractérisé en ce que le courant de produit partiellement fondu est surchauffé et en ce qu'ainsi sa proportion de partie liquéfiée est augmentées

10 Procédé selon l'une des revendications 1 à 9,

caractérisé en ce que, comme matière première riche en phases fusibles, on utilise au moins en partie un laitier dans la condition fondue, provenant d'un processus de

fusion, de préférence du laitier de haut fourneau.

11 Procédé selon l'une des revendications 1 à 10,

caractérisé en ce que la matière première riche en phases fusibles est traitée avec de la chaux jusqu'à ce qu'elle atteigne une teneur en Ca O rentrant dans la zone de stabilité du Ca 2 Si O 4 ( Belit), et notamment soit par incorporation au mélange d'une matière brute ou d'une matière première

riche en chaux déjà lors du broyage brut, soit par incorpo-

ration au mélange d'une farine brute ou d'une farine chaude riche en chaux.

12 Procédé selon l'une des revendications 1 à 11,

caractérisé en ce que la matière première riche en phases fusibles est réglée à une faible proportion A 1203/Fe 203,

de préférence à un module d'argile inférieur à 1,7.

13 Procédé selon l'une des revendications 10 à 12,

caractérisé en ce que, lors de l'utilisation de laitier de haut fourneau, celui-ci est enrichi avec des supports de

A 1203 ou de Fe 203 et le cas échéant chauffé.

14 Procédé selon l'une des revendications 1 à 13,

caractérisé en ce que les étapes de pré-traitement thermique des matières premières, telles qu'un préchauffage, une calcination, un chauffage et une fusion, sont exécutées

dans des groupes stationnaires.

Procédé selon l'une des revendications 1 à 13,

caractérisé en ce qu'on utilise comme réacteur à klinker un four tubulaire rotatif qu'on fait fonctionner avec des courants en sens identiques, des courants en sens inverses

ou le cas échéant suivant un principe d'écoulement combiné.

16 Installation de calcination de klinker de ciment

à partir d'au moins deux matières premières minérales diffé-

rentes, qui ont été épurées et recalcinées après une prépa-

ration séparée et un pré-traitement thermique séparé pour une réaction de klinker, notamment pour la mise en pratique

du procédé selon l'une des revendications 1 à 15, comportant

des groupes séparés de préchauffage disposés parallèlement

ainsi qu'un réacteur à klinker avec un groupe de refroidis-

sement placé en aval, caractérisé en ce que le groupe de préchauffage (B) de la matière-première riche en phases fusibles comporte un réacteur de fusion ( 55) et en ce que

le réacteur à klinker ( 10 ' comporte un dispositif d'alimen-

talion ( 12 ') pour un courant de produit au moins partielle-

ment fondu ainsi qu'un dispositif d'alimentation ( 12) pour

un produit chauffé sous forme de farine.

17 Installation selon la revendication 16, carac-

térisée en ce que, comme réacteur de fusion ( 55), il est prévu un cyclone de fusion,

18 Installation selon l'une des revendications 16

ou 17, caractérisée en ce que le réacteur de fusion ( 55) est équipé d'un étage de calcination ( 5, 51 ') ou bien en ce

qu'il est prévu en amont de ce réacteur un étage de calcina-

tion ( 5 ', 51 ').

19 Installation selon l'une des revendications 16

à 18, caractérisée en ce que chaque groupe de préchauffage (A, B) comporte une installation séparée de canalisation de

fumées ( 3, 3 ') et en ce que les deux installations de cana-

lisation de fumées ( 3, 3 ') comportent le cas échéant un

dispositif commun d'épuration de fumées.

20 Installation selon l'une des revendications 16

à 19, caractérisée en ce que le groupe de préchauffage (A) de la matière première pauvre en phases fusibles est équipé

d'un calcinateur ( 5, 51).

21 Installation selon l'une des revendications 16

à 20, caractérisée en ce qu'il est prévu comme réacteur à

klinker ( 10) un four tubulaire rotatif qui comporte essen-

tiellement la zone de réaction pour la formation d'Alit, qui est réduit en longueur à la dimension la plus courte correspondant au temps de séjour nécessaire pour la formation d'Alit et en ce que son entraînement et son montage sont

agencés pour obtenir une vitesse de rotation pouvant attein-

dre une valeur peu inférieure à la vitesse de rotation critique.

22 Installation selon la revendication 21, carac-

térisée en ce que le réacteur à klinker ( 10)est agencé sous

la forme d'un réacteur à écoulements de mêmes sens (-fig.

4 a) et comporte des dispositifs d'alimentation en air secon-

daire( 14), en combustible ( 13), en masse fondue ( 12), et en farine chaude( 12) sur un des côtés frontaux ainsi que des orifices de sortie

de fumées ( 11) et de klinker ( 15) sur l'autre côté frontal.

23 Installation selon la revendication 2-1, carac-

térisée en ce que le réacteur à klinker ( 10) est agencé sous la forme d'un réacteur à écoulement de sens mutuellement

inverses ( figure 4 b) et comporte des dispositifs d'alimen-

tation en masse fondue ( 12 ') et en farine chaude ( 12) ainsi qu'un orifice de sortie ( 11) de fumées sur un des côtés frontaux ainsi que des dispositifs d'alimentation en air secondaire ( 14) et en combustible ( 13) et également une

sortie ( 15) de klinker sur le côté frontal opposé.

24 Installation selon la revendication 21, carac-

térisée en ce que le-réacteur à klinker est agencé pour obtenir un système d'écoulement combiné et comporte un orifice de sortie ( 11) de fumées sur un côté frontal et des dispositifs d'alimentation en masse fondue ( 12 '), en farine chaude ( 12), en combustible ( 13) et en air secondaire ( 14) ainsi qu'une sortie de klinker ( 15) sur le côté frontal opposé.

25 Installation selon la revendication 21, carac-

térisée en ce que le réacteur à klinker ( 10) est agencé pour obtenir un système d'écoulement combiné et comporte un orifice de sortie ( 11) de fumées ainsi qu'un dispositif d'alimentation ( 12) pour la farine chaude sur un côté frontal et des dispositifs d'alimentation en masse fondue ( 12 '), en combustible ( 13) et en air secondaire ( 14) ainsi

qu'une sortie delklinker ( 15) sur le côté opposé.

26 Installation selon l'une des revendications 16

à 25, caractérisé en ce qu'il est prévu un groupe de chauffa-

ge ( 52) entre le calcinateur ( 5, 51 ') de la matière première

pauvre en phases fusibles et le réacteur à klinker ( 10).