LU87159A1 - Procede de fabrication de ciment - Google Patents
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Description
' , —Γ ' ft 7 1 'Dl 9 GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG
Brevet N°..........V......!....... * .
\ Monsieur le Ministre du 1.1 ffiars.....IMS-------- de l’Économie et des Qasses Moyennes
Titre délivré IÏSIe Service de Ia Propriété Intellectuelle BL4 0 96
. WSS LUXEMBOURG
Demande de Brevet d’Inv|Mgyypmir“i DG 1 ------------ — ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------—Reçut.- ( 1) I. Requête Q 2 -üfcr fêgg
La société dite : CATREL S.A. Société d'Etudes et dTr^p^ï±lCTitîSEi5s~Eï55Cüs:Ex3jëI3^Â ' 66 "T................I'^chn/ ïipïlsëiïte^ i^empugg7''aplsa^^ flan^talrres; *· ' déposcïnt) ce..................onze.....mars......-vy·— ~ à ..1..5..-...Q..Q. heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg: 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant:
Br-océdé......de......fabrication......de.......ciment_______________________________________________________________________________________________________ ( 5) 2. la description en langue.............£aa.Ç.§i§..§.............................-........................de l’invention en trois exemplaires; 3. ...§UÇUft.e..............................planches de dessin, en trois exemplaires; ^ ^ i g 88 4. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le____!_____*____________________________________; 5. la délégation de pouvoir, datée de.........Genève................................................................... le____22.02.1 988_____________________! 6. le document d’ayant cause (autorisation); déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeur(s)est^sqnt) : ( 6) ÎRIVINO VAZQÜEZ, Fernando, 3rue_Orense.-2Z,]yiadrid...2.Q-,.Espagne.----------------------____;___ CLENIN.., Roger.7r.John., 21 me Frémis, 1241 Puplinge,Suisse___________________________________~ revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de demande ( 7) ------------— .....................~......................................................,..........................
au nom de (11) CATREL S.A. Société d'Etudes et dApplications Sdustrlelles élit(élisent) domicile pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg_______________________________________ 46 rue du Cimetière, 1011 Luxembourg___ __ ___ ^ sollidte(nt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, avec ajournement de cette délivrance à__________________________________________________________________________________mois. (13)
Le d^R^^ Mandataire»: ___________________________________________________________________________________ (14) (/t{yf ff "/ 'S'^tA/ijnyHS j Π. Procès-verbal de Dépôt
La susdit^dem^pde de brevet d’jnvention a été déposée au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, Service ae la Pi»priétéimtelleettwô©^LLuxembourg, en date du: 11 mars 1988 ! £ Pr. le Ministre de l’Écommie et des Classes Moyennes, à.........1.1:..2.1 heures/ | /«3 V/p.y • ' Le chef du service d ^propriété intellectuelle, A 68007_\>»/. _;_If_ CVPT ΤΛΑΤΙΠΜΟ PCT ATTt/TJC Λ Γ Γ B^P f C(l) s’il y a lieu "Demande de certificat d’addition au brevet principal, à la demande de brevet principal No............du............”-(2) inscrire les nom. prénom, profession, : r rl adresse du demandeur, lorsque celui-ci est un particulier ou les dénomination sociale, forme juridique, adresse du siège social, lorsque le demandeur est une personne morale - (3) inscrire ' / w h les nom, prénom, adresse du mandataire agrée, conseil en propriété industrielle, muni d’un pouvoir spécial, s’il y a lieu: "représenté par .........agissant enqualitéde mandataire” ” / C-* - (4) date de dépôt en toutes lettres - (5) titre de l’invention - (6) inscrire les noms, prénoms, adresses des inventeurs ou l’indication "(voir) désignation séparée (suivra)", lorsoue la dési· ' ~~rç ‘ BL4096
Revendication de la priorité d'une demande de brevet déposée en Suisse le 1 2 mars 1 987 sous le N° 933/87-6 Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de brevet d'invention luxembourgeois pour :
Procédé de fabrication de ciment
Par : CATREL S.A. Société d'Etudes et d'Applications Industrielles 100, rue du Rhône 1204 Genève,
Suisse > > -
PROCEDE DE FABRICATION DE CIMENT
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de ciment par cuisson à haute température d'un mélange de calcaire et d'argile ou d'un mélange de silice, chaux, alumine et oxydes de fer, adjonction de gypse au produit résultant de cette cuisson et broyage du mélange final ainsi obtenu.
Comme on le sait, la fabrication du ciment par le procédé usuel susmentionné nécessite une grande quantité d'énergie thermique, généralement fournie par la combustion d'un combustible approprié, tel que le charbon, les hydrocarbures liquides ou le gaz naturel, pour effectuer la cuisson à haute température du mélange des ingrédients de départ. En effet, la quantité d'énergie thermique requise pour fabriquer 1 kg de clinker de ciment est de l'ordre de 700 à 1500 kilocalories.
D'autre part, il est bien connu que la quantité d'ordures et de résidus tels que les ordures ménagères et les déchets industriels susceptibles d'être réunis aux ordures ménagères en vue de leur élimination, augmente constamment dans les pays industrialisés. L'élimination de ces ordures et résidus pose des problèmes de plus en plus difficiles à résoudre.
Plus précisément, les ordures sont généralement, soit simplement entreposées dans des décharges*, soit incinérées ou pyrolysées. Ces deux manières de faire présentent de graves inconvénients qui sont bien connus. Dans les deux cas, il y a un risque très important de pollution. En particulier, dans le cas de l'incinération ou de la pyrolyse, certaines matières' qui sont très souvent présentes dans les ordures sont susceptibles de dégager des gaz toxiques qui se répandent dans l'atmosphère. Il en résulte de sévères limitations quant aux possibilités de pratiquer ce genre de traitement des ordures et déchets.
2 * ; , à L'accumulation progressive de volumes considérables de déchets non traités ou de résidus d'incinération qui ne sont susceptibles d'aucune utilisation ultérieure pose également de graves problèmes.
Cependant, bien que la composition des ordures soit susceptible de varier de manière importante et plus ou moins aléatoire en fonction du lieu et des conditions de leur collecte, et également selon les saisons, elle correspond à une composition moyenne généralement comprise dans certaines limites qui, dans les pays industriels, sont approximativement les suivantes (exprimées en pourcentage pondéral) : - Papiers et cartons 45 à 53 - Chiffons et autres matières textiles 10 à 13 - Métaux 7 à 9 - Verre 8 à 12 - Matières pierreuses et sablonneuses 7 à 9 - Matières putrescibles (notamment, déchets de légumes et autres matières végétales) 4 à 8 - Matières plastiques * 4 à 6 - Caoutchouc 1
Par conséquent, les ordures renferment dans tous les cas une proportion notable de matières combustibles qui, d’après les résultats d'études statistiques, serait généralement de l'ordre de 25% en poids.
i f 3
Les considérations qui précèdent ont donc conduit à l'idée d'utiliser des ordures broyées (préalablement débarrassées des corps métalliques) comme combustible solide, soit à l'état pulvérulent, soit sous forme de briquettes, pour le chauffage des fours rotatifs à ciment. D'autre part, du fait que les cendres obtenues par combustion des ordures renferment des matières minérales, notamment de l'oxyde de calcium, de la silice, de l'alumine et de l'oxyde ferreux que l'on trouve également dans les clinkers, on a pensé à incorporer les cendres des ordures ainsi brûlées pour chauffer les fours à ciment dans les ingrédients de départ de la fabrication des clinkers. Des procédés fondés sur ces principes sont décrits dans les brevets britanniques No. 1.405.294 et 1.510.392.
Plus précisément, le brevet britannique No. 1.405.294 décrit un procédé de fabrication de ciment selon lequel on introduit les matières premières de la fabrication du clinker à une extrémité d'un four rotatif et on insuffle dans la zone de combustion du four, à partir de l'autre extrémité de celui-ci, un mélange d'au moins un combustible (constitué, par example, de charbon en poudre, d'hydrocarbures liquides ou de gaz combustible) destiné à assurer le chauffage du four, et d'une quantitié suffisante d'air, les ordures broyées étant injectées en mélange avec ledit combustible, en proportion pouvant atteindre 60 % en poids par rapport à ce dernier, et l'on règle la composition des matières premières usuelles de la fabrication du clinker pour tenir compte àe l'incorporation des cendres résultantes de la combustion des ordures broyées.
Selon le procédé décrit dans le brevet britannique No. 1.510.392, on utilise également les ordures broyées comme combustible pour le chauffage du four de cimenterie et on incorpore également les cendres résultant de la combustion des ordures dans les matières premières de la fabrication du clinker, mais, à la différence du procédé décrit dans le 4 1 V « l brevet britannique No. 1.405.294, la combustion des ordures est effectuée dans une zone extérieure au four de cimenterie et non pas dans la zone de combustion de ce dernier.
Ainsi, on peut à la fois résoudre le problème posé par l'accumulation des ordures dans les décharges publiques et réaliser une importante économie sur les frais de chauffage des fours de cimenterie.
On a d'autre part, constaté que, si l'on fait passer les gaz de combustion des ordures à travers le four rotatif de cimenterie, on peut obtenir un taux d'émission de gaz polluants inférieur à celui que l'on observe dans le cas des installations habituelles de pyrolyse des ordures.
Toutefois, la proportion d'ordures que l'on peut éliminer de la manière susmentionnée, par rapport à la quantité de clinker produite dans le four reste limitée à une valeur inférieure à 10% environ car, au delà d'une telle proportion, la pollution par les gaz dégagés par la combustion des ordures devient trop élevée et, en outre, la composition du clinker contenant les cendres d'ordures sort des normes établies.
L'invention a précisément pour but de permettre l'incorporation de plus grandes quantités pondérales d'ordures dans les ingrédients de départ de la fabrication du ciment, sans changement de la composition du clinker obtenu, tout en éliminant de façon pratiquement totale le risque de pollution lors de la pyrolyse des ordures dans le four de cuisson.
A cet effet, le procédé selon'1'invention est caractérisé en ce que l'on incorpore au mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker un produit obtenu par granulation sous pression d'un mélange homogène renfermant une proportion majeure d'ordures broyées pratiquement 5 exemptes de corps métalliques et une proportion mineure d'au moins une matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, à l'état librè ou combiné, et traitement thermique des granulés ainsi formés à une température comprise entre 130 et 230°C, pendant une durée telle que leur teneur en eau soit amenée à une valeur de 0,1 à 1% en poids.
L'invention découle de la constatation du fait surprenant que si l'on incorpore au mélange des ingrédients de départ usuels de la fabrication du ciment, un produit résultant d'un traitement thermo-chimique et mécanique d'ordures, au lieu d'incinérer ces mêmes ordures dans une installation d'incinération ou de pyrolyse, on élimine le risque de pollution par dégagement de gaz toxiques.
Un autre important avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que, lors de sa mise en oeuvre, on peut facilement doser le mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium de façon que le produit résultant du traitement thermique des granulés formés à partir de ce mélange ait une composition bien définie et parfaitement reproductible, même en cas de variation de la composition des ordures de départ. Ceci permet de conférer au produit obtenu par traitement thermique du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium une composition prédéterminée adaptée à son utilisation en mélange avec les ingrédients usuels de la fabrication du clinker de ciment.
«
En outre, le produit obtenu par traitement du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium est pratiquement neutre et imputrescible et il peut donc être facilement entreposé pendant des périodes de longue durée ce qui’ ne serait évidemment pas le cas pour les ordures non traitées. D'autre part, il présente l'avantage supplémentaire d'avoir un pouvoir calorifique supérieur à celui des ordures broyées de départ.
i t 6
La proportion de produit à base d'ordures traitées que l'on peut incorporer, selon l'invention, au mélange des ingrédients usuels de la fabrication du ciment, avant d'effectuer la cuisson à haute température, peut atteindre et même dépasser, 20% en poids par rapport au mélange initial de ces ingrédients, sans affecter la qualité du clinker obtenu.
De préférence, les compositions du produit à base d'ordures traitées et du mélange des ingrédients usuels de la fabrication du clinker, ainsi que leurs proportions relatives, sont telles que la proportion CaO/SiC^ dans le mélange final est comprise entre 3 et 4.
Comme matière minérale contenant de l'oxyde de calcium à l'état libre ou combiné, utilisée en mélange avec les ordures broyées, on peut notamment mentionner les matières suivantes : chaux vive, cendres volantes, calcite, scories et mélanges d'ingrédients de départ usuels de la fabrication du ciment (c'est à dire mélanges de calcaire et d'argile ou mélanges de silice, chaux, alumine et oxydes de fer, en proportions appropriées pour l'obtention du ciment).
Avantageusement, les proportions relatives d'ordures broyées et de matière minérale contenant de la chaux vive sont telles que leur mélange contient de 90 à 95% en poids d'ordures et de 5 à 10% en poids, de cette matière minérale.
On peut éventuellement incorporer divers additifs dans le mélange des ordures broyées et de la matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, notamment au moins un liant et/ou au moins une matièfe permettant de conférer au mélange une plasticité et des propriétés rhéologiques optimales pour l'opération de granulation sous pression.
On peut effectuer les différentes opérations requises pour t 7 la mise en oeuvre du procédé selon l'invention de toute manière appopriée, notamment en utilisant les techniques connues et l'appareillage classique pour le traitement des ordures.
En particulier, pour l'obtention d'ordures ne contenant pratiquement pas de corps métalliques, on peut utiliser des ordures provenant de l'enlèvement sur les lieux de collecte et soumises aux opérations habituelles de tri et tamisage, afin d'en séparer les objets éventuellement récupérables et/ou recyclables, tels quels, notamment les masses métalliques de grandes dimensions.
Arpès quoi, on peut mettre les ordures sous forme d'un mélange pulvérulent homogène pratiquement exempt de matières métalliques, et notamment de fer. A cet effet, on peut soumettre les ordures à des opérations de broyage et mélange, effectuées simultanément ou séparément et éventuellement combinées avec une ou plusieurs opérations de tri destinées à la séparation de morceaux métalliques et plus particulièrement de morceaux de matières à base de fer. Par exemple, on peut soumettre les ordures triées à un premier broyage, grossier, jusqu'à une grosseur moyenne de morceaux d'environ 50 millimètres, ce broyage étant effectué avant ou après un tri magnétique destiné à l'enlèvement de particules de fer et autres matières ferro-magnétiques et étant suivi d'un deuxième broyage effectué, par exemple, au moyen d'un broyeur rotatif à marteau ou d'un déchiqueteur, de manière à réduire les ordures en particules, (sous forme de grains et de fibres) ayant des dimensions maximales inférieures à 10 à 20 millimètres.
L'opération de mélange de la masse d'ordures broyées avec la matière minérale contenant de l'oxyde de calcium peut également être effectuée en utilisant toute technique et appareillage appropriés, notamment au moyen de dispositifs doseurs et mélangeurs automatiques fonctionnant de manière 8 intermittente ou continue.
Pour la préparation des granulés à partir du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, on peut avantageusement utiliser un appareil à granuler rotatif, à rouleaux et filière, tel qu'un appareil du type employé pour la production d'aliments granulés pour le bétail, permettant d'obtenir des comprimés ayant la forme de corps cylindriques avec, par exemple, une longueur de 6 à 30 millimètres, et un diamètre de 2 à 20 millimètres, par granulation sous une pression de l'ordre de 150 à 900 bars.
Le traitement thermique des granulés peut être avantageusement effectué par passage dans la direction axiale à travers un four rotatif tubulaire disposé avec son axe de rotation en position pratiquement verticale et muni d'une paroi intérieure hélicoïdale assurant la circulation des granulés. La durée de chauffage approprié pour l'obtention de la teneur en eau requise, comprise entre 0,1 et 1% en poids, est, par exemple, de l'ordre de 30 minutes.
De préférence, on incorpore, dans le mélange des ingrédients de la fabrication du clinker, le produit obtenu par granulation du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de 1'oxyde calcium et traitement thermique des granulés ainsi formés, en injectant ce produit, avantageusement préalablement réduit en une poudre fine, seul ou en mélange avec au moins une matière combustible de type usuel, dans au moins un brûleur secondaire faisant partie d'un précalcinateur placé en amont du four de cimenterie. Comme on le sait, un tel précalcinateur permet le chauffage des ingrédients de la fabrication du clinker avant leur introduction dans le four rotatif de cimenterie.
Comme matière combustible éventuellement mélangée avec le produit à base d'ordures traitées chimiquement et 3 * . · * 9 thermiquement alimentant le ou les brûleurs secondaires du four de cimenterie, on peut utiliser non seulement les matières combustibles classiques, telles que le charbon en poudre, les hydrocarbures liquides et les gaz combustibles, mais encore pratiquement nimporte quelle matière combustible, y compris les combustibles pauvres, c'est-à-dire ayant une faible valeur calorifique. En pratique, on peut utiliser toute matière combustible ayant un pouvoir calorifique au moins égal à 2000 kcal/kg.
On peut également effectuer l'incorporation du produit obtenu par granulation du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium dans le mélange des ingrédients de la fabrication du clinker en mélangeant ce produit, soit sous forme de granulés soit à l'état de poudre obtenue par broyage de ces granulés, auxdits ingrédients, avant leur introduction dans le four de cimenterie.
Pour permettre le réglage de la composition du clinker en vue de l'obtention d'un clinker ayant la composition désirée, et notamment d'un clinker conforme aux normes usuelles de composition du ciment, il peut être éventuellement nécessaire d'incorporer dans le mélange des matières premières soumises à la cuisson à haute température, dans le four de cimenterie, au moins une matière première additionnelle qui contient des ingrédients destinés à se retrouver tels quels dans le clinker ou qui « est susceptible d'être au moins en partie convertie en de tels ingrédients au cours de cette cuisson.
Une telle matière première additionnelle peut notamment consister en une matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, en une matière siliceuse ou en une matière renfermant du fer sous forme d'oxyde ferreux ou susceptible d'être au moins en partie convertie en cet oxyde lors de la cuisson dans le four de cimenterie.
t. * l 10
Comme matière minérale additionnelle contenant de l'oxyde de calcium, on peut avantageusement utiliser de la calcite thermique, correspondant à une teneur de 92% en poids de CaO à l'état calciné. Comme matière minérale siliceuse additionnelle, on peut avantageusement utiliser de l'argile, des cendres volantes siliceuses, du quartz ou des déchets de verre. Comme matière minérale additionnelle susceptible d'être au moins en partie convertie en oxyde ferreux lors de la cuisson à haute température dans le four de cimenterie, on peut avantageusement utiliser de la pyrite.
Les proportions relatives des différents constituants du mélange des matières premières destinées à être soumises à la cuisson à haute température dans le four de cimenterie (c'est à dire les proportions du produit à base d'ordures traitées mécaniquement et thermochimiquement, du mélange des matières premières habituelles de la fabrication du clinker et des matières premières additionnelles éventuelles) peuvent être facilement calculées, en appliquant les règles de mélange bien connues de l'homme du métier, notamment la règle d'alliage, compte tenu, d'une part, de la composition des cendres du produit à base d'ordures traitées et, d'autre part, de la composition du clinker que l'on obtiendrait uniquement à partir des matières premières habituelles de la fabrication du ciment.
Avantageusement, on règle ces proportions de façon que la teneur en CaO dans le clinker qui serait 'obtenu uniquement à partir d'un mélange du produit à base d'ordures traitées et d'une matière première additionnelle contenant de l'oxyde de calcium soit identique à celle du clinker obtenu uniquement à partir des matières premières habituelles de la fabrication du ciment.
Il est également avantageux de régler les proportions du mélange des matières premières de façon que la composition du clinker final soit identique, mise à part la teneur en 11 r v * chlore, à celle du clinker qui serait obtenu uniquement à partir des matières premières habituelles de la fabrication du ciment.
Pour assurer le maintien de la proportion relative de la matière à base d’ordures traitées et du mélange des autres matières premières soumises à la cuisson à haute température dans des limites appropriées à l'obtention d'un ciment ayant une composition convenable quelles que soient les variations de la composition moyenne des ordures utilisées comme matériaux de départ, il est avantageux de procéder à une analyse du produit à base d'ordures traitées ainsi que, éventuellement, à une analyse des autres matières premières de la fabrication du ciment et de régler convenablement le dosage de ces matières en fonction des résultats de ces analyses. A cet effet, on peut utiliser tout appareillage d'analyse et de dosage approprié, notamment des appareils automatiques fonctionnant en continu.
On peut, bien entendu, également maintenir la composition du produit à base d'ordures traitées dans des limites prédéterminées, même en cas de variation de la composition moyenne des ordures de départ, par analyse de cette dernière composition et réglage des proportions relatives d'ordures broyées et de matière contenant de l'oxyde de calcium en fonction des résultats de cette analyse. On peut aussi modifier de manière appropriée la composition de la matière contenant de l'oxyde de calcium', dans le cas où cette composition est constituée par un mélange de diverses matières.
Exemple 1 : * a)
Préparation d'un produit à base d'ordures traitées mécaniquement et thermochimiquement (désignée par le terme de "Mélange Nol) : » * r ’ ( » 4 12
On prépare un mélange homogène pulvérulent constitué de 90%, en poids, d'ordures broyées ne contenant pas de corps métalliques et 10% en poids de calcite technique (ayant une teneur pondérale de 51,5% en CaO). On granule ce mélange, sous une pression de 600 bars, au moyen d’un granulateur rotatif à rouleaux et filière, de façon à former des comprimés cylindriques ayant un diamètre de 8mm et une longueur variant entre 10 et 30 mm, ces comprimés contenant environ 20 à 40% en poids d'humidité.
On soumet ces comprimés à un chauffage à une température de 200° C, pendant 30 minutes, dans un four tubulaire rotatif. Ce traitement thermique permet de transformer les comprimés en granulés, dont la teneur en humidité est de l'ordre de 0,5% en poids.
On broie ces granulés, au moyen d'un broyeur à marteaux, de façon à former un mélange (désigné ci-dessus par le terme de "Mélange No. 1") contenant des grains et des fibres ayant des dimensions maximales comprises entre 0,5 et 4 mm avec une valeur moyenne de 2 mm.
Ce mélange No. 1 correspond à un taux de cendres (obtenues par calcination à 1450°C jusqu'à poids constant) de 46,8% en poids, dont l'analyse a donné les résultats suivants (en pourcentage pondéral) :
CaO : 15,72 MgO : 2,36
Si02 ; 45,45 S03 : '2,8 A1203 î 8,52 Cl : 2,6
Fe203 : 12,31 K20 : 2,2
Na20 : 2,3 autres matières : Complément à 100 minéralës b) Fabrication d'un clinker :
On fabrique un clinker, en procédant de la manière usuelle t - 13 - à la cuisson à 1450° C, dans un four rotatif de cimenterie, d'un mélange de matériaux de départ ayant la composition suivante (en parties pondérales) : - "Mélange No.l" (préparé de la la manière décrite en a) : 7,14 - Calcite technique (correspondant à une teneur pondérale de 92% en
CaO à l'état calciné) : 12,93 - Mélange de matières premières traditionnelles pour la fabrication du ciment (mélange de 69% en poids de calcite technique et de 31%, en poids, d'argile produisant par cuissson dans le four de cimenterie, un clinker dont la composition correspond aux valeurs indiquées ci-dessous): 150,48 - Sable de quartz à 98% en poids de SiC^ (à titre de matière siliceuse permettant l'obtention de la teneur désirée de 21% en poids de
SiC>2 dans le clinker final : 0,537
La composition de la calcite technique utilisée correspond aux valeurs d'analyse suivantes obtenues après calcination (en pourcentage pondéral) :
CaO : 92 S03 : 0,1
Si02 : 3 Cl : 0 ' - 14 - A1 _ C , : Z K„0 : 0 l 3 ι
Fe203 : 0,8 Na20 : 0
MgO : 1,2 autres matières minérales : Complément à 100%
On obtient ainsi un clinker final dont la composition correspondant aux valeurs suivantes (en pourcentage pondéral) :
CaO : 66,5 * S03 : 4 %
Si02 : 21 Cl : 0,1%
Cette composition est, mise à part la teneur en chlore,identique à celle du clinker qui serait obtenu uniquement à partir du mélange de calcite technique et d'argile utilisé.
Ces valeurs sont conformes aux normes usuelles de composition du ciment.
Il est à remarquer que la composition du clinker, dit "Clinker No.l", qui serait obtenu uniquement à partir du "Mélange No.l" et de la calcite technique correspond aux valeurs suivantes (en pourcentage pondéral) :
CaO : 66,5 S03 : 0,99
Si02 : 16,9 Cl : 0,87 A1203 : 4,2 K20 : 0,73
Fe203 : 4,65 Na20 : 0,73
On voit donc que la teneur en CaO dans le "Clinker No.l" est identique à la teneur de ce composé dans le clinker qui serait obtenu à partir du mélange des ingrédients usuels de la fabrication du ciment. La teneur de 21% en Si02 dans le clinker final (identique à celle du clinker obtenu à partir du mélange des ingrédients usuels) est atteinte grâce à l'adjonction du sable de quartz en tant que matière siliceuse additionnelle.
- 15 -
Les ordures broyées utilisées comme matière première ont une valeur thermique d'environ 3000 kcal/kg et la cuisson dans le four de cimenterie de l'ensemble du mélange de matériaux de départ indiqué ci-dessus pour l'obtention du clinker final nécessite un apport total d'énergie thermique de 900 kcal/kg (par rapport au poids de clinker obtenu). Par conséquent l'utilisation de 0,3 kg d'ordures broyées comme matière première, en mélange dans les proportions susmentionnées avec les autres ingrédients indiqués, permet de fournir l'énergie thermique nécessaire à la fabrication de 1 kg de clinker. Il en résulte une économie de 11% sur le coût du combustible dans les conditions du présent exemple.
Exemple 2 :
On procède, de manière similaire à celle qui est décrite dans l'exemple 1, à la préparation d'une matière pulvérulente à base d’ordures traitées mécaniquement et thermochimiquement (Mélange No.2) et à la fabrication d'un clinker.
Les ordures broyées de départ ont une composition telle que l'analyse des cendres du "Mélange No.2" donne les résultats suivants (en pourcentage pondéral) :
CaO : 14,7 S03 : 0 %
Si02 : 47,35 Cl : 1 % A1203 : 20,83 K20 : 1,9%
Fe203 : 5,68 Na20 : 2 %
Le clinker final a la même composition que celui obtenu selon l’exemple 1.
Le mélange total des matériaux soumis à la cuisson dans le four de cimenterie a la composition suivante (en parties pondérales) : - 16 - * Mélange Ne.2 (quantité indiquée en poids de cendres correspondant au poids de mélange utilisé) : 24 - Calcite technique : 22,78 - Mélange de 72% en poids de calcite technique et 28% en poids d'argile (identique à celui utilisé selon l'exemple 1) : 111,28 - Sable de quartz à 98% en poids de SiC>2 : 1,44 - Pyrite (quantité indiquée en poids équivalent de Fe^O^) : 0,69
La composition du clinker, dit "Clinker No.2", qui serait obtenu uniquement à partir du "Mélange No.2" et de la calcite technique (dans les proportions relatives spécifiées ci-dessus), correspond aux valeurs suivantes (en pourcentage pondéral) :
CaO : 66,5 SO^ : 0,07
Si02 : 17,63 Cl : 0,33 A1203 î 8,21 K20 i 0,62
Fe203 : 2,40 Na20 : 0,66
MgO : 1,35
Le clinker final a la même composition que celui obtenu selon l'exemple 1.
L'utilisation d'ordures broyées, dans les proportions et les conditions spécifiées ci-dessus, dans le présent exemple, permet de réaliser une économie de 25% sur le coût du combustible nécessaire à la cuisson des matières -17- t f premiêr es de la fabrication du clinker dans le four de cimenterie.
Claims (11)
1. Procédé de fabrication de ciment, par cuisson à haute température d'un mélange de calcaire et d'argile, ou d'un mélange de silice, chaux, alumine et oxydes de fer, adjonction de gypse au clinker résultant de cette cuisson et broyage du mélange final ainsi obtenu, caractérisé en ce que l'on incorpore au mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker un produit obtenu par granulation sous pression d'un mélange homogène pulvérulent renfermant une proportion majeure d'ordures broyées, pratiquement exemptes de corps métalliques, et une proportion mineure d'au moins une matière minérale contenant de l'oxyde de calcium CaO, à l'état libre ou combiné, et traitement thermique des granulés ainsi formés, à une température comprise entre 130 et 230°C, pendant une durée telle que leur teneur en eau soit amenée à une valeur de 0,1 à 1% en poids.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue l'incorporation du produit obtenu par granulation du mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium dans le mélange des ingrédients de la fabrication du clinker en injectant ce produit dans au moins un brûleur secondaire de chauffage du four de cimenterie placé en amont de ce dernier compte tenu du sens de déplacement des ingrédients de la fabrication du clinker. r'"'.'? - is.·
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on injecte ledit produit dans le brûleur secondaire en mélange avec au moins une matière combustible de type usuel.
4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit produit est réduit en poudre fine préalablement à son injection dans le brûleur secondaire. - 19 - * r. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la proportion CaO/SiC>2 dans le né lange final obtenu après incorporation du produit à base d'ordures traitées dans le mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker, est comprise entre 3 et 4.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce tque la matière minérale contenant de l'oxyde de calcium est choisie parmi la chaux vive, les cendres volantes, la calcite, les scories et les mélanges d’ingrédients de départ usuels de la fabrication du ciment.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mélange d'ordures broyées et de matière minérale contenant de l'oxyde de calcium contient de 90 à 95, en poids, d'ordures et de 5 à 10 % de cette matière minérale.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on incorpore en outre au mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker, au moins une matière minérale contenant de l'oxyde de calcium, ou susceptible d'être au moins en partie transformée en .oxyde de calcium au cours de la cuisson, à haute température de ces ingrédients.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite matière minérale contenant de l'oxyde de calcium est la calcite.
10. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on incorpore au moins une matière siliceuse additionnelle dans le mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite matière siliceuse est choisie parmi l'argile, - 20 - 1 * les cer.dres volantes siliceuses, le verre, le sable de quartz et la silice.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que l'on incorpore, dans le mélange des ingrédients de départ de la fabrication du clinker, au moins une matière renfermant du fer sous forme d'oxyde ferreux et/°u susceptible d'être au moins en partie convertie en oxyde ferreux au cours de la cuisson à haute température desdits ingrédients.
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