LU83373A1 - PROCESS AND APPARATUS FOR CALCINATION OF MUD CONTAINING CALCIUM CARBONATE - Google Patents
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Description
L'invention se rapporte à un procédé de calcination d'une boue contenant du carbonate de calcium, la boue étant granulée au préalable. L'invention concerne aussi un appareil pour la mise en oeuvre du procédé.The invention relates to a method of calcining a mud containing calcium carbonate, the mud being granulated beforehand. The invention also relates to an apparatus for implementing the method.
Dans les procédés industriels, par exemple dans la fabrication du carbonate de sodium, tout comme aussi dans une sucrerie lors de la purification du jus sucré ou dans la fabrication de la cellulose, il se produit fréquemment comme déchet une boue ou liqueur résiduaire contenant du carbonate de calcium. Pour éviter la mise au rebut onéreuse de cette boue et pour réduire la consommation de calcaire, il a été proposé de calciner la boue ou la liqueur-résiduaire.In industrial processes, for example in the manufacture of sodium carbonate, as also in a sugar refinery during the purification of sugar juice or in the manufacture of cellulose, a residual sludge or liquor containing carbonate frequently occurs as waste. calcium. To avoid the expensive disposal of this sludge and to reduce the consumption of limestone, it has been proposed to calcine the sludge or the residual liquor.
Dans les procédés connus de calcination de boue, on met celle-ci sous une forme solide, par exemple on la granule. Lors du chauffage à la température de calcination, il se forme toutefois une telle quantité de poussière que les appareils nécessaires à la récupération de la chaleur s'obstruent après très peu de temps.In known methods of calcining mud, it is put in a solid form, for example it is granulated. When heated to the calcination temperature, however, there is such an amount of dust that the devices required for heat recovery become clogged after a very short time.
L'invention se base sur la connaissance nouvelle que la formation de gaz au cours du chauffage du granulat, endommage les particules individuelles du granulat. La demanderesse dès lors s'est imposée pour objectif de rendre possible un chauffage ménageant le plus possible les particules de granulat.The invention is based on the new knowledge that the formation of gas during the heating of the aggregate damages the individual particles of the aggregate. The Applicant therefore has set itself the objective of making possible a heating which protects the aggregate particles as much as possible.
Cet objectif est atteint conformément à l'invention dans le procédé mentionné au début du fait que le granulat obtenu à partir de la boue est calciné à l'état fJuidisé en deux ou plusieurs stades de température. En cette circonstance le stade de température ayant la température la plus élevée est avantageusement choisi pour qu'il corresponde au degré de décomposition désiré du carbonate de calcium.This objective is achieved in accordance with the invention in the process mentioned at the start of the fact that the granulate obtained from the sludge is calcined in the fJuidized state in two or more temperature stages. In this circumstance, the temperature stage having the highest temperature is advantageously chosen so that it corresponds to the desired degree of decomposition of the calcium carbonate.
Il s'est avéré que le rendement, à l'intérieur d'une durée de temps disponible, admet des valeurs pratiquement utilisables lorsque ce stade température supérieur se situe à 880°C ou plus haut, les autres températures étant étagées de manière correspondante et se situant au-dessous de 880°C.It has been found that the yield, within an available period of time, admits practically usable values when this higher temperature stage is situated at 880 ° C. or higher, the other temperatures being stepped in a corresponding manner and lying below 880 ° C.
Les particules de granulat sont particulièrement ménagées lorsque la température de granulat, des stades de température, augmente dans la direction du déplacement du granulat, d'étage en étage.The aggregate particles are particularly sparing when the aggregate temperature, temperature stages, increases in the direction of movement of the aggregate, from stage to stage.
Avantageusement la calcination se fait avec combustion des matières organiques.Advantageously, the calcination is carried out with combustion of organic matter.
La boue d'affinage des sucreries contient déjà des substances organiques. Avantageusement on peut adjoindre, tout au moins dans le stade de température présentant la température la plus élevée, des matières organiques au granulat fluidisé.The refining sludge from sweets already contains organic substances. Advantageously, it is possible to add, at least in the temperature stage having the highest temperature, organic materials to the fluidized aggregate.
D'un autre coté il est avantageux que, tout au moins dans le stade de température présentant la température la plus basse, les matières organiques contenues dans le granulat servent à elles seules de combustible pour la calcination.On the other hand, it is advantageous that, at least in the temperature stage having the lowest temperature, the organic materials contained in the aggregate serve alone as fuel for the calcination.
Avantageusement le granulat sera aussi introduit dans d'autres stades de température qui succèdent au stade de température présentant la température la plus basse, dans le granulat qui se trouve à l'état fluidisé.Advantageously, the granulate will also be introduced into other temperature stages which follow the temperature stage having the lowest temperature, in the granulate which is in the fluidized state.
Lors de la granulation et du séchage de la boue, on opérera avantageusement à une température à laquelle les substances organiques ne sont pas encore passées à l'état gazeux.During the granulation and drying of the mud, it is advantageous to operate at a temperature at which the organic substances have not yet passed into the gaseous state.
Si la boue à calciner ne contient pas de matières organiques, il est avantageux d'adjoindre au granulat fluidisé à tous les stades de température des substances organiques en tant que combustible pour la calcination.If the sludge to be calcined does not contain organic matter, it is advantageous to add to the fluidized aggregate at all temperature stages organic substances as fuel for the calcination.
De plus il est avantageux d'introduire dans le granulat fluidisé le granulat tamisé à 1 une dimension désirée des particules de granulat.In addition, it is advantageous to introduce into the fluidized aggregate the granulate screened to 1 a desired size of the aggregate particles.
ii
Pour la combustion des substances organiques on opère avantageusement stoechiométriquement ou avec un excès d'air. Le gaz résiduaire du stade de température opérant avec un excès d'air est avantageusement aspiré séparément du gaz résiduaire des autres stades de température.Advantageously, the combustion of organic substances is carried out stoichiometrically or with an excess of air. The waste gas of the temperature stage operating with an excess of air is advantageously drawn apart from the waste gas of the other temperature stages.
Pour le procédé on utilise avec avantage un appareil à lit fluidisé qui est divisé, en direction du déplacement du granulat fluidisé, en deux ou plusieurs stades.For the process, a fluidized bed apparatus is advantageously used which is divided, in the direction of movement of the fluidized aggregate, into two or more stages.
L'appareil a lit fluidisé présente avantageusement un ou plusieurs barrages divisant le granulat fluidisé, lesquels sont avantageusement constitués en barrage à passage inférieur.The fluidized bed device advantageously has one or more dams dividing the fluidized aggregate, which advantageously consist of a lower-passage dam.
Avantageusement l'appareil à lit fluidisé possède une caisse d'alimentation d'air commune à tous les stades de température, tandis que sont prévus des dispositifs régulateurs pour l'addition —, - -> · η , - ·« du granulat et/ou des matières organiques dans ‘3 ξ le granulat fluidisé. La caisse des gaz résidu- i i aires de l'appareil à lit fluidisé peut ici pré- |Advantageously, the fluidized bed apparatus has an air supply box common to all the temperature stages, while regulating devices are provided for adding -, - ->> η, - · "of the aggregate and / or organic matter in '3 ξ the fluidized aggregate. The waste gas box of the fluidized bed apparatus can here pre- |
senter avantageusement une paroi séparatrice sé-parant au moins deux stades de température. Hais Iadvantageously feel a separating wall separating at least two temperature stages. Hate i
il est possible aussi de partager la caisse d'ali- j mentation d'air de l'appareil à lit fluidisé en 1 stades à température d'air différente.it is also possible to divide the air supply box of the fluidized bed apparatus into 1 stages at different air temperature.
Dans le dessin, à 1 'aide duquel on se * porpose d'illustrer l'invention avec plus de dé- * f tails, on représente de manière simplifiée des exemples d'exécution de l'objet de l'invention. jIn the drawing, with the aid of which it is intended to illustrate the invention in more detail, examples of execution of the object of the invention are shown in a simplified manner. j
La figure 1 est un schéma d'une installation j de calcination et les figures 2 et 3 sont ; chacune une autre forme d'exécution de - l'appareil à lit fluidisé selon la figure 1. 1 L'installation montrée à ]a figure 1 pour la 1 calcination d'une boue contenant du carbonate de calcium présente un conduit d'amenée 1 pour la boue, par exemple de la boue d'affinage provenant d'une fabrication du sucre. La boue est granulée dans un granulateur 2. Le granulat est séché dans un séchoir 3 et parvient par un élévateur b dans un tamiseur 5. La portion tamisée du granulat arrive dans un silo 6 et elle est ajoutée par un appareil doseur 7 par l'intermédiaire des conduites 8 dans un appareil à lit fluidisé 9. Le granulat calciné dans l'appareil à lit fluidisé en chaux vive est envoyé par un autre appareil doseur 10 à un refroidisseur à lit fluidisé 11 et, après refroidissement, il est renvoyé au moyen de la conduite 12 en vue de la réutilisation dans la fa- brication du sucre.Figure 1 is a diagram of a calcining installation j and Figures 2 and 3 are; each a different embodiment of - the fluidized bed apparatus according to Figure 1. 1 The installation shown in] has Figure 1 for the 1 calcination of a sludge containing calcium carbonate has a supply conduit 1 for mud, for example refining mud from a sugar production. The sludge is granulated in a granulator 2. The granulate is dried in a dryer 3 and arrives by an elevator b in a sifter 5. The screened portion of the granulate arrives in a silo 6 and it is added by a metering device 7 by the intermediate of the conduits 8 in a fluidized bed apparatus 9. The calcined aggregate in the fluidized bed apparatus in quicklime is sent by another metering apparatus 10 to a fluidized bed cooler 11 and, after cooling, it is returned to the means of line 12 for reuse in the manufacture of sugar.
A travers la conduite 13 on alimente l'air opératoire, qui est chauffé dans un échangeur de ’ chaleur 14 et qui est conduit dans la caisse d’ali- k mentation d'air 15 de l'appareil a lit fluidisé 9. «Through the pipe 13, the operating air is supplied, which is heated in a heat exchanger 14 and which is led into the air supply box 15 of the fluidized bed apparatus 9. "
Le gaz résiduaire contenant de l'anhydride carbo- 1 nique du séchoir à lit fluidisé 9 parvient par l'intermédiaire d'un séparateur de poussière 16 dans ;; l'échangeur de chaleur 14 et finalement par l'inter- ·* \ médiaire d'un autre échangeur de chaleur 17 et j d'un séparateur de poussière 18 dans une conduite jThe waste gas containing carbon dioxide from the fluidized bed dryer 9 is passed through a dust separator 16 into ;; the heat exchanger 14 and finally by means of another heat exchanger 17 and j of a dust separator 18 in a pipe j
19 qui renvoie le gaz en vue de la réutilisation J19 which returns the gas for reuse J
ii
dans la fabrication du sucre. Jin the manufacture of sugar. J
Des substances organiques, dans l'exemple | ! d'execution desdechets de coke, parviennent par | l'intermédiaire d'un silo 20 et d'un appareil doseur 21 dans l'appareil à lit fluidisé 9.Organic substances, in the example | ! of coke waste, arrive by | through a silo 20 and a metering device 21 in the fluidized bed device 9.
Le séchoir 3 est constitué en séchoir à lit fluidisé. Il présente un serpentin de chauffage 22 se trouvant dans le lit fluidisé. L'alimentation d'air à la caisse d'alimentation d'air du séchoir 3 passe à travers un échangeur de chaleur 23. Le serpentin de chauffage 22 et l'échangeur de chaleur 23 sont chauffés par une conduite de vapeur 24.The dryer 3 consists of a fluidized bed dryer. It has a heating coil 22 located in the fluidized bed. The air supply to the air supply box of the dryer 3 passes through a heat exchanger 23. The heating coil 22 and the heat exchanger 23 are heated by a steam line 24.
Pour les gaz résiduaires du refroidisseur à lit fluidisé 11 est prévu un séparateur de poussière 25 à partir duquel l'air résiduaire sort par une conduite 26. La poussière provenant du séparateur de poussière 25 aboutit à la conduite 12.For the waste gases from the fluidized bed cooler 11, a dust separator 25 is provided, from which the residual air leaves via a pipe 26. The dust coming from the dust separator 25 ends up in the pipe 12.
L'air résiduaire du séchoir 3 conduit par un séparateur de poussière 27 à l'air libre.The residual air from the dryer 3 leads through a dust separator 27 to the open air.
La poussière séparée dans le séparateur de poussière 27 aboutit à l'appareil de granulation 2. La matière grossière et fine séparée dans le tamiseur 5 parvient par les conduites 28 et 29 de même dans le granulateur 2.The dust separated in the dust separator 27 ends up in the granulation apparatus 2. The coarse and fine material separated in the sieve 5 reaches via the lines 28 and 29 likewise in the granulator 2.
Le granulat à traiter est calciné dans « l'appareil à lit fluidisé 9 dans au moins deux, à | savoir dans trois stades de température 30, 31 ί « et 32 avec combustion des matières organiques con~ [ t tenues dans le granulat et dans le troisième sta- j de de température 32 avec combustion des substances organiques alimentées par l'appareil doseur 21.The aggregate to be treated is calcined in "the fluidized bed apparatus 9 in at least two, at | know in three temperature stages 30, 31 ί "and 32 with combustion of organic matter con ~ [t held in the aggregate and in the third temperature stage 32 with combustion of organic substances supplied by the metering device 21.
La température du stade de température le ,1 plus élevé est choisie ici en sorte qu'elle cor- 4 f responde au taux de décomposition désiré du car- ; bonate de clacium. La corrélation appropriée est connue de l’homme de métier.The temperature of the higher temperature stage 1, 1 is chosen here so that it corresponds to the desired decomposition rate of the carbon; clacium bonate. The appropriate correlation is known to those skilled in the art.
Il s'avère qu'un bon rendement peut être atteint lorsque le stade de température le plus élevé est choisi au moins à 880°C, qui est la température indispensable pour 1 a calcination complète.It turns out that a good yield can be achieved when the highest temperature stage is chosen at least at 880 ° C., which is the essential temperature for complete calcination.
Dans l'exemple d'exécution décrit, le stade de température le plus élevé se situe à 930°C. Les stades de température 31 et 30 qui précèdent dans la direction de déplacement du granulat à traiter présentent une température de moins de 880°C, à savoir le stade de température 31 une température de 860°C et le stade de température 30 une température de 830°C. La température des stades de température augmente donc de stade en stade dans la direction du déplacement du granulat.In the example of execution described, the highest temperature stage is located at 930 ° C. The temperature stages 31 and 30 which precede in the direction of movement of the aggregate to be treated have a temperature of less than 880 ° C, namely the temperature stage 31 a temperature of 860 ° C and the temperature stage 30 a temperature of 830 ° C. The temperature of the temperature stages therefore increases from stage to stage in the direction of movement of the aggregate.
Dans l'appareil à lit fluidisé 9, i on subdivise donc la calcination avec une progression étagée, d'où le dégagement gazeux dans le5 particules de granulat est ralenti en sorte que les particules ne soient pas détruites. Au surplus, chose bien connue, les particules cfe granulat dans un lit fluidisé sont traitées avec un ménagement ^ extrême. On n'en arrive donc pas à la rupture des particules et à peine à un développement de poussière.In the fluidized bed apparatus 9, the calcination is therefore subdivided with a staged progression, from where the gas evolution in the granulate particles is slowed down so that the particles are not destroyed. Furthermore, as is well known, the particles of granulate in a fluidized bed are treated with extreme care. We therefore do not arrive at the rupture of the particles and hardly a development of dust.
La conduite 8 introduit du granulat à traiter non seulement dans le premier stade de température 30 de l'appareil à lit fluidisé mais aussi dans le second stade de température 31. Toutefois, dans le dernier stade de température 32 on n'ajoute pas de granulat frais pour qu'il n'y ait pas de particules de granulat non encore totalement calcinées qui quittent l'appareil à lit fluidisé 9.Line 8 introduces granulate to be treated not only in the first temperature stage 30 of the fluidized bed apparatus but also in the second temperature stage 31. However, in the last temperature stage 32 no granulate is added fresh so that there are no particles of aggregate which are not yet fully calcined leaving the fluidized bed apparatus 9.
Pour le réglage du degré de calcination dans les divers stades de température on pourrait cependant introduire, par l'intermédiaire de l'appareil doseur 21, également des matières organiques (du coke) dans le second stade de température 31 ou aussi dans le premier stade de température 30.In order to regulate the degree of calcination in the various temperature stages, it is however possible to introduce, via the metering device 21, also organic matter (coke) into the second temperature stage 31 or also into the first stage. temperature 30.
Pour que toutes les matières organiques contenues dans le granulat soient introduites dans l'appareil à lit fluidisé 9 à l’état non brûlé, on opère dans la granulation et le séchage de la boue et dans le séchage du granulat dans le séchoir 3 à une température à laquelle les substances organiques ne sont pas encore passées à l'état gazeux, à savoir à une température de 60 à 200° C.So that all the organic matter contained in the aggregate is introduced into the fluidized bed apparatus 9 in the unburned state, the operation is carried out in the granulation and drying of the sludge and in the drying of the aggregate in the dryer 3 to one temperature at which the organic substances have not yet passed to the gaseous state, namely at a temperature of 60 to 200 ° C.
Le réglage de l'appareil à lit fluidisé 9 est très simple lorsqu'on opère pour la combustion des matières organiques avec un excès d'air, lorsqu'on maintient constante l'alimentation d'air à 1 » i la caisse d'alimentation d'air 15 et que l'onThe adjustment of the fluidized bed apparatus 9 is very simple when operating for the combustion of organic matter with an excess of air, when the air supply is kept constant at 1 "at the feed box air 15 and that one
maintient de meme constante l'alimentation de Isimilarly maintains the supply of I
granulat par l'appareil doseur 7 et la conduite 8. :aggregate by the metering device 7 and the pipe 8.:
Par le réglage de l'appareil doseur 21 pour les matières organiques à ajouter dans le dernier stade de température 32, on peut établir le degré de calcination du granulat quittant l'appareil à lit fluidisé 9, par exemple la recalcination totale.By adjusting the metering device 21 for the organic materials to be added in the last temperature stage 32, it is possible to establish the degree of calcination of the granulate leaving the fluidized bed device 9, for example total recalcination.
Dans l'exemple de réalisation représenté dans la figure 2, .l'enceinte de gaz résiduaire de l'appareil à lit fluidisé 9 est également subdivisée. Les gaz résiduaires du troisième ou dernier stade de température 32 quittent l'appareil à lit fluidisé par une conduite distincte 33 avec plus grande proportion d'air,·tandis que les gaz résiduaires des stades de température 30 et 31 sont guidés avec la plus petite proportion d'éléments étrangers, et une proportion grande en rapport d'anhydride carbonique, par une conduite 34 dans le séparateur de poussière 16.In the embodiment shown in Figure 2, the waste gas enclosure of the fluidized bed apparatus 9 is also subdivided. The waste gases of the third or last temperature stage 32 leave the fluidized bed apparatus through a separate pipe 33 with the greatest proportion of air, while the waste gases of the temperature stages 30 and 31 are guided with the smallest proportion of foreign elements, and a large proportion in relation to carbon dioxide, via a pipe 34 in the dust separator 16.
L'appareil à lit fluidisé 9 représenté dans la figure 3 sert à la calcination d'une boue contenant du carbonate de calcium qui ne contient pas de matières organiques, par exemple pour la boue contenant du carbonate de calcium de la fabrication du carbonate de sodium. L'appareil i doseur 21 introduit par une conduite 35 dansThe fluidized bed apparatus 9 shown in FIG. 3 is used for the calcination of a sludge containing calcium carbonate which does not contain organic matter, for example for the sludge containing calcium carbonate from the manufacture of sodium carbonate . The metering device 21 introduced via a pipe 35 into
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