WO2023242288A1 - Method for the industrial production of quicklime - Google Patents

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WO2023242288A1
WO2023242288A1 PCT/EP2023/065998 EP2023065998W WO2023242288A1 WO 2023242288 A1 WO2023242288 A1 WO 2023242288A1 EP 2023065998 W EP2023065998 W EP 2023065998W WO 2023242288 A1 WO2023242288 A1 WO 2023242288A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heating body
limestone
quicklime
oven
longitudinal
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/065998
Other languages
French (fr)
Inventor
Sébastien Langlois
Frédéric Vandenbussche
Original Assignee
Colas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Colas filed Critical Colas
Publication of WO2023242288A1 publication Critical patent/WO2023242288A1/en

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02Treatment
    • C04B20/04Heat treatment

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of quicklime production.
  • It relates more particularly to a process for the industrial production of quicklime using a microwave oven.
  • Lime or calcium oxide is a mineral with the formula CaO.
  • calcination means heating the limestone for a sufficient time and at a temperature suitable for its decarbonation and the production of quicklime.
  • Lime is used in construction, soil treatment, in the steel and metallurgy industries and in a large number of diverse and varied applications, particularly in the chemical industry.
  • lime There are different types of lime, including quicklime and slaked lime.
  • Quicklime is obtained at the exit of a calcination kiln.
  • the main constituent of quicklime is calcium oxide, which has the formula CaO. It is a very reactive compound in the presence of water which requires precautions for use. It is mainly used in industry and agriculture.
  • Slaked lime is obtained after the complete reaction of quicklime with water. It consists mainly of calcium hydroxide (CafOH). It is called aerial lime or hydraulic lime according to its capacity to set under water, i.e. its hydraulicity corresponding to its compressive strength (after having set) expressed in MPa or in kg/cm2. Its hydraulicity makes it possible to define different grades intended for different uses.
  • Air lime (hydrated lime) is obtained by hydrating quicklime from very pure limestone. The higher the calcium oxide content, the “greasier” the lime is. Air lime has been used since Antiquity to make mortars for construction, coatings and whitewashes on walls. It is also used to protect fruit trees, or fight against the rotting of corpses in the event of an epidemic. Hydraulic lime (lean lime) comes from clayey limestone containing a proportion of 10 to 20% clay, which upon calcination produces calcium silicates and aluminates. It sets in a few hours on contact with water, hence its name.
  • the processes currently used for the calcination of limestone and the manufacture of quicklime use continuously rotating drum kilns using a fossil fuel (gas or fuel oil) or continuous vertical kilns using a fossil fuel (coal or coke). All of these processes use fossil fuels and cause emissions of combustion gases into the atmosphere, including carbon dioxide (CO2) and other air pollutants.
  • CO2 carbon dioxide
  • the production of quicklime emits large quantities of CO2, coming on the one hand from the decarbonation reaction of the limestone and, on the other hand, from the use of fossil fuels for heating the limestone.
  • CO2 emissions from quicklime production vary between 800 and 950 kg of CO2 equivalent per tonne of calcined limestone, depending on the type of kiln used.
  • the share linked to the decarbonation of limestone varies between 600 and 700 kg of CO2 equivalent per tonne.
  • the share linked to the use of fossil energy varies between 200 and 250 kg of CO2 equivalent per tonne of calcined limestone.
  • the present invention proposes a process for the industrial production of quicklime using a microwave oven provided with a heating body, at least one microwave generator and at least one wave guide extending in a longitudinal direction inside the heating body, the process comprising the following steps: a) limestone is introduced into inside the heating body, b) the limestone introduced into the heating body is exposed to the microwaves emitted by the microwave generator and conveyed into the heating body by the wave guide, so as to produce quicklime, c) the quicklime produced is extracted from the heating body.
  • the limestone is heated at least partially by an electrically powered microwave oven.
  • Combustion gas emissions are reduced compared to a conventional process.
  • CO2 emissions linked to the production of quicklime can be reduced by around 20% to 25%.
  • the other advantage of using a microwave oven is to avoid mixing combustion gases with the CO2 emitted by decarbonation.
  • the reprocessing of these gases is made easier.
  • the method according to the invention also has the advantage of concentrating the microwaves on a bed of moving materials to homogenize the heating.
  • the limestone calcination temperature is particularly well controlled, which ensures satisfactory and uniform properties for the quicklime produced by this process.
  • the limestone is brought to a suitable temperature, for a sufficient time to carry out this chemical reaction.
  • the temperature suitable for decarbonating at least part of the limestone introduced is for example between 900 and 1200 degrees Celsius.
  • the sufficient heating duration to dehydroxylate said at least part of the limestone introduced depends on the temperature used, the composition of the material containing the limestone used and its shape, for example the size of the limestone particles. This sufficient duration is typically between 150 and 300 minutes.
  • the limestone is introduced, in step a), at a first of the two longitudinal ends of the heating body, at step b) the limestone and/or quicklime contained in the heating body is advanced in a direction parallel to the longitudinal axis of the heating body, from the first longitudinal end towards a second longitudinal end and the quicklime is extracted, in step c), at the second longitudinal end of the heating body; the production of quicklime is carried out continuously;
  • said waveguide comprising a slotted waveguide mounted inside the heating body and connected at one of its ends to said microwave generator, in step a), the limestone is introduced in the heating body by a supply system opening into the heating body at the first of said two longitudinal ends thereof, in step c), the quicklime is extracted by an evacuation system opening in the heating body at the second longitudinal end thereof, and during step b), said heating body is rotated around its longitudinal axis, the longitudinal axis of the heating body is inclined by relation to the horizontal so as to regulate the speed of advance of the limestone in the heating body;
  • each cover being mounted on one of the longitudinal ends of the heating body with the interposition of annular wave trapping seals;
  • the gases released during the heating of the limestone are evacuated by an evacuation device ensuring a depression of the heating body of the oven and/or gases are injected inside the heating body ;
  • the oven comprising two microwave generators and two corresponding wave guides and the heating body of the oven comprising a first part of the heating body in which extends a first of said two wave guides associated with a first of said two microwave generators and a second part of the heating body in which the second wave guide associated with the second microwave generator extends, in step b), the limestone successively passes through the first part of the heating body then the second part of the heating body, said first and second parts of the heating body having different temperature profiles;
  • step b) the limestone is subjected to the progressive increase in temperature along the first part of the heating body heats and maintains at the target temperature along the second part of the heating body;
  • step a) the limestone introduced into the heating body is crushed and contains a proportion of calcium carbonate varying between 60% and 95%;
  • step b) the limestone is heated to a temperature between 900 and 1200 degrees Celsius; the limestone is crushed before its introduction into the heating body;
  • the limestone is preheated in a preheating device
  • step c) the quicklime is routed through a cooling system to be cooled;
  • the limestone is preheated in a preheating device and according to which the heat of the quicklime recovered by the cooling system is reused by the preheating device;
  • the limestone is preheated by routing it through a fossil energy heat treatment device;
  • another preheating is carried out in a preheating device different from the fossil energy heat treatment device, and according to which the gases heated in the fossil energy heat treatment device and /or in the oven are recirculated towards the preheating device;
  • the heating body being provided internally with stirring blades which extend so inclined relative to the longitudinal axis of the heating body and are integral in rotation with it, in step b), the stirring blades are rotated with the heating body while tilting the longitudinal axis of this to advance the limestone and/or quicklime contained in the heating body);
  • the limestone is heated without producing carbon dioxide other than that produced by the decarbonation reaction of the limestone.
  • FIG. 1 is a schematic view of a first industrial assembly implementing a first embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic view of a second industrial assembly implementing a second embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic view in longitudinal section of a microwave oven provided with a rotating cylindrical heating body used for implementing the embodiments of the method shown in Figures 1 and 2,
  • FIG. 4 is a sectional view along the plane ll-ll of Figure 3,
  • FIG. 5 is a schematic view showing an example of a wave trapping joint of the microwave oven of Figure 3.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of a slotted waveguide of the microwave oven of Figure 3.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a first example of a heating body of the microwave oven of Figure 3,
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a second example of a heating body of the microwave oven of Figure 3,
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a third example of the heating body of the microwave oven of Figure 3.
  • upstream and downstream will be used with reference to the direction of the flow of the materials introduced into the microwave oven, and more generally with reference to the direction of the flow of the materials then products in the industrial assembly used for implementing the process according to the invention.
  • upstream and downstream
  • downstream will be used with reference to the direction of the flow of the materials introduced into the microwave oven, and more generally with reference to the direction of the flow of the materials then products in the industrial assembly used for implementing the process according to the invention.
  • the identical or similar elements of the different examples of implementation of the invention will be referenced by the same reference signs and will not be described each time.
  • the invention relates to a process for the industrial production of quicklime.
  • Each of these industrial units 300; 400 remarkably comprises a microwave oven 2 used according to the process of the invention to calcine at least partially the limestone treated according to this process.
  • This microwave oven 2 is provided with a heating body 4 extending along a longitudinal axis X-X between two opposite longitudinal ends, with at least one microwave generator 24a and with at least one guide. waves 22 extending in a longitudinal direction inside the heating body 4 (see Figures 1 to 4).
  • This heating body 4 is here cylindrical and rotary.
  • the following steps are carried out: a) limestone is introduced inside the heating body 4, b) the limestone introduced into the heating body 4 is exposed to the microwaves emitted by the microwave generator 24a and conveyed into the heating body by the wave guide 22, so as to produce the quicklime, c) the quicklime produced is extracted from the heating body.
  • Quicklime is the name for calcium oxide with the chemical formula CaO.
  • Limestone contains calcium carbonate with the chemical formula CaCOs. Calcination, that is to say heating to high temperatures, of the calcium carbonate contained in limestone produces calcium oxide or quicklime by decarbonation.
  • said waveguide 22 is mounted inside the heating body 4. It extends in a longitudinal direction parallel to the longitudinal axis XX of the heating body 4 and is connected to one of its two ends F, F' to said microwave generator 24a, 24b ( Figures 1 and 13).
  • the heating body 4 includes an internal cavity which accommodates the materials introduced into this heating body.
  • An example of a microwave oven suitable for implementing the method according to the invention will be described in more detail later with reference to Figures 4 to 9.
  • the limestone introduced into the heating body 4 of the oven 2 may comprise a single component or several components. These components have different chemical compositions and/or different crystallographic structures.
  • Limestone is a sedimentary rock composed mainly of calcium carbonate with the chemical formula CaCOs.
  • the limestone used preferably comprises at least 60% calcium carbonate, for example between 60% and 95% calcium carbonate.
  • the limestone is introduced into the heating body 4 of the oven 2 preferably in divided form.
  • the limestone is for example crushed before its introduction into the oven 2.
  • the size of the limestone particles introduced into the oven is preferably less than 50 millimeters (mm).
  • limestone with a granular class of 20/50 mm.
  • the limestone can also be ground more finely before its introduction into the heating body, for example a granular class 0/80 microns.
  • the granular class is indicated according to the formalism d/D where d is the smallest representative diameter, D the largest representative diameter of the grains of the material determined for example using a sieve column or a laser particle size analyzer.
  • d is the smallest representative diameter
  • D the largest representative diameter of the grains of the material determined for example using a sieve column or a laser particle size analyzer.
  • the limestone is introduced into the oven 2 using a supply system 34 opening into the heating body 4 at a first of said two longitudinal ends thereof. The limestone is thus introduced at a first of the longitudinal ends of the heating body.
  • a power system An example of such a power system will be described later.
  • the material introduced into the heating body 4 of the oven 2 is heated by microwaves. This heating allows its calcination, that is to say here its decarbonation at high temperature.
  • the limestone is preferably heated to a temperature between 900 and 1200 degrees Celsius to carry out decarbonation.
  • the limestone is heated to a temperature for example equal to 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150 or 1200 degrees Celsius.
  • the limestone is preferably heated for a time of between 150 minutes and 300 minutes depending on the material, the temperature and power of microwave generators.
  • the limestone is thus heat treated in oven 2 under a “closed” atmosphere.
  • step c) the quicklime produced by heating the limestone in step b) exits the heating body 4 of the oven 2, at the second longitudinal end of the heating body.
  • the quicklime leaves the oven 2 via a quicklime evacuation system 36 opening into the heating body 4 at a second longitudinal end thereof opposite the first longitudinal end (figure 3) .
  • a quicklime evacuation system 36 opening into the heating body 4 at a second longitudinal end thereof opposite the first longitudinal end (figure 3) .
  • An example of such an evacuation system will be described later.
  • the advantages of the process according to the invention are numerous.
  • it allows microwaves to be concentrated on a bed of moving materials, which makes it possible to homogenize the calcination. It also allows satisfactory control of the temperature of the limestone in the oven, and therefore the calcination temperature. Finally, emissions of combustion gases and associated pollutants are reduced.
  • microwave heating heats the core of the material, without directly heating the heating body. This is heated indirectly by raising the temperature of the material. As a result, the temperature of the heating body is lower than that observed in conventional fossil energy heat treatment devices. The lifespan of the oven is thus extended.
  • the fossil energy used comes from the combustion of fossil fuels, such as gas, fuel oil, coal or coke.
  • the quicklime production process is preferably carried out continuously
  • step c) of quicklime extraction After a transient regime corresponding to the initiation of the process, the limestone is introduced, heated and extracted from the furnace continuously.
  • production is called “continuous” because it is possible to carry out step c) of quicklime extraction over a time range of more than 4 hours without interruption of the quicklime flow for more than 1 minute. .
  • the quicklime produced can for example be extracted either without interruption over a period of time greater than 4 hours, or over short time intervals, separated for example from 0 to 1 minutes, for example by 5, 10, 20, 30, 40 or 50 seconds, over this time range.
  • steps a), b) and c) can be carried out simultaneously.
  • the supply system of the microwave oven 2 used includes a metal sluice valve type valve making it possible to regulate the flow of limestone introduced into the oven, as described later.
  • the supply of limestone to the kiln and the extraction of quicklime from the kiln can then be carried out continuously, without interruption, over said time range.
  • steps a) and/or c) are carried out at time intervals. This is for example the case when the microwave oven supply system includes an inlet airlock which can be produced by two consecutive gate valves. Feeding is then carried out in jerky fashion. Similarly, the extraction of quicklime can be carried out by jerking.
  • step b) the limestone and/or quicklime contained in the heating body is advanced in a direction parallel to the longitudinal axis X-X of the heating body 4, from the first longitudinal end towards the second longitudinal end.
  • This advance of the materials contained in the heating body authorizes the continuous implementation of the method according to the invention.
  • the oven has supply means allowing the transport of limestone and quicklime from the first to the second longitudinal end of the heating body of the microwave oven.
  • the heating body 4 is rotated around its inclined longitudinal axis in order to advance the material contained in the oven from the longitudinal end of the heating body to which the supply system introduces the limestone towards the the longitudinal end of the heating body at which the evacuation system extracts the quicklime.
  • the means of delivery include therefore a device for rotating the heating body and an inclined support for this heating body.
  • the arrangement of the microwave oven 2 ensures airtightness as well as the trapping of microwaves inside the heating body.
  • the process according to the invention can also be carried out discontinuously: a batch of limestone is introduced into the oven.
  • the introduction of limestone stops and the limestone introduced is heated, then extracted from the oven during emptying before the introduction of another batch of limestone.
  • said waveguide 22 comprises a slotted waveguide mounted inside the heating body 4 between the two longitudinal ends thereof and connected to one of these longitudinal ends to said microwave generator 24a.
  • the waveguide preferably extends from one longitudinal end of the heating body to the other. The microwaves are therefore conveyed from one longitudinal end of the heating body to the other.
  • Each microwave generator 24a, 24b is arranged outside the heating body 4, at one of the longitudinal ends of the heating body.
  • Each waveguide is preferably connected to a microwave generator. However, it is possible to consider connecting each waveguide to several microwave generators in order to increase the power delivered.
  • said heating body 4 is rotated around its longitudinal axis X-X and the longitudinal axis X-X of the heating body 4 is tilted relative to the horizontal so as to regulate the speed of advance of the limestone in the heating body 4 (see figures 1 to 4). This helps move the limescale through the microwave oven 2.
  • the heating body can also be provided with stirring blades (not shown).
  • the stirring blades extend inside the heating body. They extend parallel to the longitudinal axis or inclined relative to the axis longitudinal of the heating body. They are integral in rotation with it, and, in step b), the stirring blades are rotated with the heating body while tilting the longitudinal axis thereof.
  • the material contained in the heating body is then mixed during the rotation of the heating body. This makes it possible to homogenize the mixture of materials present in the heating body and to contribute, possibly, to controlling the advance of this mixture of materials in the heating body.
  • microwaves are trapped inside the oven 2 using two fixed covers 14, each cover being mounted on one of the longitudinal ends of the heating body 4 with the interposition of annular seals 16 for trapping waves. (figures 9 and 11).
  • the oven 2 comprises two microwave generators 24a, 24b and two corresponding wave guides 22 and the heating body 4 of the oven 2 comprises a first part in which extends a first of said two waveguides associated with a first 24a of said two microwave generators and a second part in which extends the second waveguide 22b associated with the second microwave generator 24b (figure 9).
  • the two waveguides may comprise two independent waveguides each connected to one of the two microwave generators or two sections 22a, 22b of waveguide 22 connected to each other, each section 22a, 22b being connected at one end to one of the two microwave generators 24a, 24b.
  • the two sections 22a, 22b then extend along the same axis parallel to the longitudinal axis X-X of the heating body, as is the case in Figure 9.
  • one of the two microwave generators 24a, 24b is arranged at a first of the two longitudinal ends of the heating body 4 and the other microwave generator is arranged at the second longitudinal end of the heating body.
  • two separate waveguides can be provided extending side by side, for example in two directions parallel to the longitudinal axis of the heating body.
  • each wave guide being connected to a separate microwave generator or to the same microwave generator.
  • step b) the limestone successively passes through the first part then the second part of the heating body, said first and second parts of the heating body having different temperature profiles.
  • the first microwave generator and the first wave guide are configured so as to produce a progressive increase in the temperature along the first part of the heating body and the second microwave generator microwaves and the second wave guide being configured so as to maintain a constant target temperature along the second part of the heating body, in step b), the limestone is subjected to the progressive increase in temperature along of the first part of the heating body then is maintained at the target temperature along the second part of the heating body.
  • Said first part constitutes an upstream temperature rise zone, while the second part constitutes a downstream zone for maintaining a target temperature.
  • the upstream zone can bring the limestone to said target temperature.
  • a first oven can be used to heat limestone with a first temperature profile, for example a rise in temperature
  • the second oven can be used to heat limestone and/or quicklime with a second temperature profile , for example maintaining a decarbonation temperature.
  • the second kiln is powered by the heated limestone not decarbonated in the first kiln and the quicklime produced in the first kiln.
  • the quicklime production process includes other steps occurring before or after the calcination of the limestone in the microwave oven 2.
  • the method according to the invention may comprise one or more of the following additional steps:
  • the limestone is preheated in one or more preheating devices 110, 130, 185 which may include a fossil energy heat treatment device 185 ( Figures 1 and 2);
  • the quicklime is routed through a cooling system 210 to be cooled ( Figures 1 and 2); - before preheating in the fossil energy heat treatment device 185, another preheating is carried out in a preheating device 110, 130 different from the fossil energy heat treatment device 185 (figure 2),
  • the limestone is preheated in a preheating device 110 and the heat of the quicklime recovered by the cooling system 210 is reused by the preheating device ( Figures 1 and 2);
  • the temperature of the material present inside the microwave oven 2 is measured, for example using an infrared pyrometer.
  • Preheating the limestone by the preheating device(s) brings the limestone to a temperature lower than that used during heating for calcination of the limestone.
  • the limestone is, for example, preheated to a temperature between 350 and 500°C.
  • the gases heated in the cooling device 210 and/or the gases released during the heating of the limestone in the oven 2 are recirculated towards the preheating device(s) 110 and 130 different from the treatment device.
  • fossil fuel thermal energy 185 fossil fuel thermal energy 185.
  • the heat of the quicklime recovered by the cooling system 210 is reused by the preheating device(s) 110 and 130 different from the device. of fossil energy heat treatment 185.
  • the gases heated by the quicklime in the cooling device 210 are recirculated towards the preheating device(s) 110 and 130 different from the fossil energy heat treatment device 185.
  • the material supplying the industrial assembly 300 is first conveyed through a device preheating 110 which heats the material to a temperature between 350 and 400°C.
  • the material here is for example crushed limestone with a granular class of 20/50 mm.
  • the air heated (between 80 and 100°C) in the preheating device 110 is exhausted to the outside through a chimney 120 using a fan 120A.
  • the material containing the limescale is introduced into the microwave oven 2. It is introduced into the heating body 4 through the supply system 34 and heated to a set temperature included between 900 and 1200°C.
  • the heating body 4 is movable in rotation around its longitudinal axis X-X. It rotates continuously while heating the material.
  • the longitudinal axis X-X of the heating body 4 being inclined relative to the horizontal such that the first longitudinal end through which the material is introduced is higher than the second longitudinal end of the heating body 4 along a vertical axis, the material is gradually conveyed towards the evacuation system located at the second longitudinal end of the heating body by the effect of gravity and the rotation of the heating body 4 around its longitudinal axis X-X.
  • the calcined material which includes quicklime is conveyed through a cooling device 210 so as to gradually lower the temperature of the calcined material to a temperature between 100 and 120°C.
  • the cooled calcined material is stored in a storage device 220.
  • the cooling device 210 is for example here a forced air cooler. It is supplied with fresh air (arrow R) by a 230 fan.
  • the gases heated in the cooling device 210 and/or the gases heated in the microwave oven 2 and evacuated by the gas evacuation device 42 are preferably recirculated to the preheating device 110 in order to reduce its energy consumption. These gases have a temperature between 550 and 600°C.
  • the microwave oven 2 can be associated with a fossil energy heat treatment device 185, for example a rotary kiln using a fossil fuel, to preheat the limestone.
  • a fossil energy heat treatment device 185 for example a rotary kiln using a fossil fuel
  • Heating by a fossil energy heat treatment device is preferably carried out upstream of the calcination with the microwave oven. This first heating step brings the limestone to a temperature lower than that required for decarbonation, for example between 600 and 650°C.
  • the treatment of gases discharged from the microwave oven is simpler than that of gases discharged from the fossil fuel heat treatment device because the gases leaving the microwave oven do not include pollutants and particles from fuel combustion fossil.
  • the material supplying the industrial assembly 400 is first conveyed through a first preheating device 110 which heats the material to a temperature between 350 and 400°C.
  • the material here is for example crushed limestone with a granular class of 20/50 mm.
  • the air heated in the first preheating device 110 (here between 80 and 100°C) is evacuated to the outside through the chimney 120 using the fan 120A, as described in the first embodiment.
  • the material containing the limestone is introduced into a second preheating device 130 which heats the material to a temperature between 450 and 500°C.
  • the material containing the limestone is introduced into a third preheating device in the form of a fossil fuel heat treatment device 185 which also heats the material to a temperature between 600 and 650 °C.
  • the material containing the limestone is introduced into the microwave oven 2. It is introduced into the heating body 4 through the supply system 34 and heated to a set temperature between 900 and 1200°C.
  • the microwave oven 2 is identical to that described in the first embodiment.
  • the calcined material which includes quicklime is conveyed through a cooling device 210 so as to gradually lower the temperature of the calcined material to a temperature between 100 and 120°C.
  • the cooled calcined material is stored in a storage device 220.
  • the cooling device 210 is for example here a forced air cooler. It is supplied with fresh air (arrow R) by a 230 fan.
  • the gases heated (in the example between 550 and 600°C) in the cooling device 210 and/or the gases heated in the microwave oven 2 and evacuated by the gas evacuation device 42 are preferably recirculated towards the first preheating device 110 in order to reduce its energy consumption.
  • the gases heated in the fossil fuel heat treatment device 185 are preferably recirculated to the second preheating device 130 in order to reduce its energy consumption.
  • the second preheating device 130 receiving gases from the fossil energy heat treatment device 185, the gases heated in the second preheating device 130 are filtered by a filter 140 before being evacuated to the outside by a chimney 150 at using a 150A fan. They have a temperature for example between 80 and 100°C.
  • the filter, the storage devices, the preheating device(s), the fossil energy heat treatment device, the cooling device and the other elements of the industrial assembly can be of any type known to the Skilled in the trade and suitable for the treatment of limestone described above. They will not be described in more detail here.
  • the limestone is heated at least partially without producing carbon dioxide.
  • CO2 emissions per tonne of quicklime produced will be between 750 and 850 kgCC, i.e. a reduction of around 15 to 25% compared to existing processes. .
  • a microwave oven 2 is used as shown in Figures 3 to 9.
  • This oven 2 can be used for example in one of the industrial assemblies 300; 400 described previously and shown in Figures 1 and 2.
  • This oven can make it possible to carry out continuous heat treatment of the materials introduced into this oven.
  • the heat-treated material is extracted from the furnace over a time range of more than 4 hours, without interruption in the flow of quicklime for more than 1 minute in this time range.
  • the oven 2 notably comprises the rotating cylindrical heating body 4 which is centered on the longitudinal axis XX positioned so as to form an angle 6 of between 0.1 and 10° relative to the 'horizontal.
  • the heating body 4 is a tube made for example of refractory steel and which is open at each of its longitudinal ends. It is provided with an external thermal insulation layer 6 wrapped around its external diameter. Different design configurations of the heating body will be described later in conjunction with Figures 7 to 9.
  • the heating body 4 is provided with an annular disc 7 which extends from the external thermal insulation layer 6 and which makes it possible to create a controlled heating volume as a function of its height.
  • Lifting blades 9 positioned inside the heating body ensure complete emptying of the heat-treated material by passing it over the annular disc 7 located at the outlet of the heating body 4.
  • the heating body 4 further comprises rolling rings 8 which are mounted around the thermal insulation layer 6 and which rest on rotating rollers 10 so as to be able to rotate the heating body. heats 4 around its longitudinal axis X-X at a speed typically between 0.1 and 40 revolutions per minute.
  • the rotating rollers 10 are mounted on a platform 12 adjustable in inclination relative to the horizontal of the angle 6 between 0.1 and 10° so as to regulate the speed of advance of the limestone introduced into the heating body 4 .
  • the heating body can also include stirring blades in order to promote and control the advance of the limestone in the heating body and to improve the homogenization of the temperature of the limestone contained in the heating body.
  • the arrangement and geometry of these stirring blades can be very variable and depend on the material (powder, aggregate, dryness at the inlet, etc.).
  • the stirring blades can be arranged in sections in the direction of the longitudinal axis of the oven or be inclined relative to this axis. Lengths can be the same for all blades or variable.
  • the profile of the blades can be triangular, straight, inclined or curved for example.
  • the speed of advance of the limestone in the heating body is controlled. We also ensure temperature homogeneity in the limestone contained in the heating body.
  • the oven 2 also includes two fixed covers (or flanges) 14 which are mounted on each longitudinal end of the heating body with the interposition of annular wave trapping joints 16. These covers 14 are for example made of refractory steel. More precisely, each cover 14 consists of a disc 14a which closes one of the longitudinal ends of the heating body and an annular collar 14b which partially covers the thermal insulation layer 6 of the heating body.
  • the wave trapping joints 16 are positioned between the flange 14b of each cover 14 and the thermal insulation layer 6 of the heating body. They ensure microwave tightness between the fixed covers and the rotating heating body despite thermal constraints and expansions.
  • each wave trapping joint 16 comprises at least one pair of discs 18 centered on the longitudinal axis X-X of the heating body and fixed on the flange 14b of the cover extending radially towards the layer thermal insulation 6 of the heating body.
  • the discs 18 are made of electrically conductive material and thermally resistant to high temperatures (of the order of 1200°C).
  • they can be made of refractory steel.
  • This particular geometry of the wave trapping joints 16 makes it possible to largely cancel any wave which would pass between the flange 14b of the cover 14 and the thermal insulation layer 6 of the heating body. Indeed, part of the incident wave passes directly along the thermal insulation layer (in a longitudinal direction) and another part enters one of the pairs of discs 18. The length traveled (in a longitudinal direction) radial direction) by this wave part in the groove 20 is such that a round trip of the wave makes it possible to obtain a phase shift of X/2 relative to the incident wave, which has the effect of cancel this incident wave. The accumulation of several pairs of disks makes it possible to obtain zero leakage.
  • the longitudinal spacing d between the pairs of disks 18 represents a second type of wave trapping (in the longitudinal direction). Indeed, part of the incident wave escaping under the first pair of disks encountered is mirrored by the disk of the next pair on its path and returns to the first pair of disks with a phase shift of ⁇ /2.
  • the oven 2 comprises the slotted waveguide 22 which is mounted inside the heating body 4 extending longitudinally between each end thereof.
  • the waveguide 22 is connected at one end to a microwave generator 24a, 24b (or to several microwave generators) and passes longitudinally through the heating body between its two longitudinal ends. It is designed to distribute microwaves in a regulated manner all along the heating body directly onto the limestone 26 to be treated.
  • the microwave generator 24a, 24b comprises a magnetron having a unit power which can vary between 1kW and 10MW, coupled to a frequency generator which can vary from 200MHz to 4000MHz.
  • the waveguide 22 can be made in a single section or in several sections connected to each other, each section being connected at one end to a microwave generator.
  • the waveguide 22 comprises two sections 22a, 22b which are connected to each other and each connected to one of the two microwave generators 24a , 24b.
  • the waveguide 22 is preferably enveloped in a thermal insulator 28 which is transparent to the microwaves generated by the wave generator.
  • this thermal insulator is made of silica and alumina or quartz fibers.
  • the waveguide 22 can also be isolated from dust by protective windows 30 (see Figure 4) which are transparent to microwaves generated by the wave generator and resistant to high temperatures.
  • protective windows are for example made of quartz or ceramic and have a thickness of between 5 and 20mm. They can be fixed to the waveguide using tabs or any other fixing system.
  • the waveguide can be placed under slight overpressure (relative to the interior of the heating body) by injecting air into one of its longitudinal ends so as to limit dust entry.
  • a dust cleaning system may be provided comprising a perforated cylinder placed on an upper face of the waveguide. The cleaning phases are carried out by injection of pulsed air.
  • each waveguide 22 comprises a plurality of slots 32 which are positioned facing the limestone 26 introduced into the heating body.
  • the slots 32 of the waveguide have a substantially rectangular shape whose length is aligned with the longitudinal axis A of the waveguide.
  • the slots 32 of this exemplary embodiment are arranged on either side of the longitudinal axis A of the waveguide.
  • the arrangement and geometry of the slots 32 of the wave guide are designed on the one hand to be compatible with the frequency of microwaves used, and on the other hand so that the heating of the limestone is carried out in a manner optimal with one or more specific heating zones depending on the desired temperature profile.
  • the slots of the waveguide corresponding to the downstream temperature maintenance zone are spaced longitudinally from each other by a distance different from the distance e , and/or transversely of the longitudinal axis A of the waveguide by a distance different from the distance h.
  • the oven 2 used in the process according to the invention also comprises the limestone supply system 34 which passes through the upstream cover 14 and which opens into the heating body 4 at the first longitudinal end (or upstream end) thereof .
  • the supply can be carried out by gravity using tubes whose diameter and length are determined so as not to present wave leaks.
  • the oven includes the quicklime evacuation system 36 which passes through the downstream cover 14 and which opens into the heating body 4 at a second longitudinal end (or downstream end) of the latter opposite the first longitudinal end.
  • This evacuation system 36 can be coupled to a flow control valve 38 and to a probe 40 for measuring the temperature inside the heating body.
  • the oven 2 also includes the gas evacuation device 42 which here includes a smoke evacuation tube. This tube can also be used for the injection of gas inside the heating body.
  • the heating body 4-1 comprises in particular an internal tube 44 which is composed of a plurality of angular plates 46 made of refractory steel and distributed angularly around the longitudinal axis X-X of the body heating.
  • the plates 46 overlap two by two in the circumferential direction, each plate being able to slide tangentially on the two plates which are directly adjacent to it in order to allow the internal tube 44 to be able to absorb thermal expansions.
  • the heating body 4-1 also comprises an external tube 48 which is arranged around the internal tube 44 while being coaxial with it. Studs 50 extending in radial directions make it possible to connect the outer tube 48 to the plates of the inner tube 44.
  • the heating body 4-2 comprises an internal tube 54 which is made of refractory steel and which is in one piece, as well as an external tube 48 which is arranged around the internal tube being coaxial.
  • a plurality of leaf springs 56 (or struts) extending in directions tangential to the internal tube connect the external tube 48 to the internal tube 54.
  • a thermal insulator 52 is positioned in the annular space formed between the internal tube 54 and the external tube 48.
  • the heating body 4-3 comprises an internal tube 58 which is made of refractory steel, one-piece and split longitudinally to allow it to expand in the circumferential direction.
  • the internal tube 58 has a discontinuity 60, the two angular ends of the internal tube delimiting this discontinuity being connected to each other by a plate 62 screwed onto the internal tube.
  • the heating body 4-3 also comprises an external tube 48 which is arranged around the internal tube 58 while being coaxial with it, and a thermal insulator 52 positioned in the annular space formed between the internal tube and the external tube.
  • the rotary oven also includes devices (not shown in the figures) for gas tightness and for thermal insulation between the heating body and the fixed covers.
  • these devices may be thermal fabric seals.

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Abstract

Method for the industrial production of quicklime using a microwave furnace (2) equipped with a heating unit (4), at least one microwave generator and at least one waveguide extending in a longitudinal direction inside the heating unit, the method comprising the following steps: a) introducing limestone inside the heating unit, b) exposing the limestone introduced into the heating unit to the microwaves emitted by the microwave generator and transported in the heating unit by the waveguide, so as to produce the quicklime, c) extracting from the heating unit the quicklime produced.

Description

Description Description
Titre de l'invention : Procédé de production industrielle de chaux viveTitle of the invention: Process for the industrial production of quicklime
La présente invention concerne de manière générale le domaine de la production de chaux vive.The present invention generally relates to the field of quicklime production.
Elle concerne plus particulièrement un procédé de production industrielle de chaux vive utilisant un four à micro-ondes. It relates more particularly to a process for the industrial production of quicklime using a microwave oven.
La chaux ou oxyde de calcium est un minéral de formule CaO. Lime or calcium oxide is a mineral with the formula CaO.
Il est connu de produire de la chaux par calcination de calcaire dans différents types de fours à énergie fossile. On entend ici par calcination le chauffage du calcaire pendant un temps suffisant et à une température adaptée pour sa décarbonatation et la production de chaux vive. It is known to produce lime by calcining limestone in different types of fossil fuel kilns. Here, calcination means heating the limestone for a sufficient time and at a temperature suitable for its decarbonation and the production of quicklime.
La chaux est utilisée dans la construction, le traitement de sols, dans la sidérurgie et la métallurgie et dans un grand nombre d'applications diverses et variées notamment dans l'industrie chimique.Lime is used in construction, soil treatment, in the steel and metallurgy industries and in a large number of diverse and varied applications, particularly in the chemical industry.
Il existe différents types de chaux, notamment la chaux vive et la chaux éteinte. There are different types of lime, including quicklime and slaked lime.
La chaux vive est obtenue à la sortie d'un four de calcination. Le principal constituant de la chaux vive est l'oxyde de calcium, qui a pour formule CaO. C'est un composé très réactif en présence d'eau qui nécessite des précautions d'emploi. Il est principalement utilisé dans l'industrie et l'agriculture.Quicklime is obtained at the exit of a calcination kiln. The main constituent of quicklime is calcium oxide, which has the formula CaO. It is a very reactive compound in the presence of water which requires precautions for use. It is mainly used in industry and agriculture.
La chaux éteinte est obtenue après la réaction complète de la chaux vive avec de l'eau. Elle est constituée principalement d'hydroxyde de calcium (CafOH ). Elle est appelée chaux aérienne ou chaux hydraulique selon sa capacité à faire prise sous eau, soit son hydraulicité correspondant à sa résistance à la compression (après avoir fait prise) exprimée en MPa ou en kg/cm2. Son hydraulicité permet de définir différents grades destinés à différents usages. Slaked lime is obtained after the complete reaction of quicklime with water. It consists mainly of calcium hydroxide (CafOH). It is called aerial lime or hydraulic lime according to its capacity to set under water, i.e. its hydraulicity corresponding to its compressive strength (after having set) expressed in MPa or in kg/cm2. Its hydraulicity makes it possible to define different grades intended for different uses.
La chaux aérienne (chaux hydratée) est obtenue par hydratation de chaux vive issue d'un calcaire très pur. Plus la teneur en oxyde de calcium est élevée, plus la chaux est dite « grasse ». La chaux aérienne sert depuis l'Antiquité à réaliser des mortiers pour la construction, des enduits et des badigeons sur les murs. Elle est aussi utilisée pour protéger les arbres fruitiers, ou lutter contre la putréfaction des cadavres en cas d'épidémie. La chaux hydraulique (chaux maigre) est issue de calcaire argileux contenant une proportion de 10 à 20 % d'argile, qui lors de la calcination donne des silicates et aluminates de calcium. Elle fait prise, en quelques heures, au contact de l'eau, d'où son appellation.Air lime (hydrated lime) is obtained by hydrating quicklime from very pure limestone. The higher the calcium oxide content, the “greasier” the lime is. Air lime has been used since Antiquity to make mortars for construction, coatings and whitewashes on walls. It is also used to protect fruit trees, or fight against the rotting of corpses in the event of an epidemic. Hydraulic lime (lean lime) comes from clayey limestone containing a proportion of 10 to 20% clay, which upon calcination produces calcium silicates and aluminates. It sets in a few hours on contact with water, hence its name.
Les procédés actuellement utilisés pour la calcination du calcaire et la fabrication de chaux vive utilisent des fours à tambour rotatif en continu utilisant un combustible fossile (gaz ou fuel) ou des fours verticaux en continu utilisant un combustible fossile (charbon ou coke). Tous ces procédés utilisant des énergies fossiles, ils sont à l'origine d'émissions de gaz de combustion dans l'atmosphère, comprenant du dioxyde de carbone (CO2) et d'autres polluants atmosphériques. La production de chaux vive émet de grande quantité de CO2, provenant d'une part de la réaction de décarbonatation du calcaire et, d'autre part, de l'utilisation des énergies fossiles pour le chauffage du calcaire. The processes currently used for the calcination of limestone and the manufacture of quicklime use continuously rotating drum kilns using a fossil fuel (gas or fuel oil) or continuous vertical kilns using a fossil fuel (coal or coke). All of these processes use fossil fuels and cause emissions of combustion gases into the atmosphere, including carbon dioxide (CO2) and other air pollutants. The production of quicklime emits large quantities of CO2, coming on the one hand from the decarbonation reaction of the limestone and, on the other hand, from the use of fossil fuels for heating the limestone.
Les émissions de CO2 de la production de chaux vive varient entre 800 et 950 kg d'équivalent CO2 par tonne de calcaire calciné, en fonction du type de four utilisé. La part liée à la décarbonatation du calcaire varie entre 600 et 700 kg d'équivalent CO2 par tonne. La part liée à l'utilisation d'énergie fossile varie entre 200 et 250 kg d'équivalent CO2 par tonne de calcaire calciné. CO2 emissions from quicklime production vary between 800 and 950 kg of CO2 equivalent per tonne of calcined limestone, depending on the type of kiln used. The share linked to the decarbonation of limestone varies between 600 and 700 kg of CO2 equivalent per tonne. The share linked to the use of fossil energy varies between 200 and 250 kg of CO2 equivalent per tonne of calcined limestone.
On connaît les documents suivants concernant de tels procédés : CN102745914 qui mentionne un procédé de production industrielle de chaux calcinées utilisant un four muni d'un corps de chauffe, et CN102519247 qui mentionne un chauffage indirect de matériaux frittés par des micro-ondes émises dans un tube céramique, les matériaux frittés étant à l'extérieur du tube et étant soumis au rayonnement thermique du tube. The following documents are known concerning such processes: CN102745914 which mentions a process for the industrial production of calcined lime using a furnace equipped with a heating body, and CN102519247 which mentions indirect heating of sintered materials by microwaves emitted in a ceramic tube, the sintered materials being outside the tube and being subjected to thermal radiation from the tube.
Afin de limiter les rejets dans l'atmosphère de gaz de combustion liés à l'utilisation d'énergie fossile, la présente invention propose un procédé de production industrielle de chaux vive utilisant un four à micro-ondes muni d'un corps de chauffe, d'au moins un générateur de micro-ondes et d'au moins un guide d'ondes s'étendant suivant une direction longitudinale à l'intérieur du corps de chauffe, le procédé comportant les étapes suivantes : a) on introduit du calcaire à l'intérieur du corps de chauffe, b) on expose le calcaire introduit dans le corps de chauffe aux micro-ondes émises par le générateur de micro-ondes et acheminées dans le corps de chauffe par le guide d'ondes, de manière à produire de la chaux vive, c) on extrait du corps de chauffe la chaux vive produite. In order to limit emissions into the atmosphere of combustion gases linked to the use of fossil energy, the present invention proposes a process for the industrial production of quicklime using a microwave oven provided with a heating body, at least one microwave generator and at least one wave guide extending in a longitudinal direction inside the heating body, the process comprising the following steps: a) limestone is introduced into inside the heating body, b) the limestone introduced into the heating body is exposed to the microwaves emitted by the microwave generator and conveyed into the heating body by the wave guide, so as to produce quicklime, c) the quicklime produced is extracted from the heating body.
Ainsi, grâce au procédé selon l'invention, le calcaire est chauffé au moins partiellement par un four à micro-ondes alimenté électriquement. Les rejets de gaz de combustion sont réduits par rapport à un procédé classique. Thus, thanks to the process according to the invention, the limestone is heated at least partially by an electrically powered microwave oven. Combustion gas emissions are reduced compared to a conventional process.
Ainsi, les émissions de CO2 liées à la production de chaux vive peuvent être réduites de l'ordre de 20% à 25%. Thus, CO2 emissions linked to the production of quicklime can be reduced by around 20% to 25%.
L'autre avantage de l'utilisation d'un four à micro-ondes est d'éviter de mélanger les gaz de combustion avec le CO2 émis par la décarbonatation. Le retraitement de ces gaz s'en trouve facilité. Le procédé selon l'invention présente en outre l'avantage de concentrer les micro-ondes sur un lit de matériaux en mouvement pour homogénéiser le chauffage. La température de calcination du calcaire est particulièrement bien maîtrisée, ce qui assure des propriétés satisfaisantes et uniformes pour la chaux vive produite par ce procédé. The other advantage of using a microwave oven is to avoid mixing combustion gases with the CO2 emitted by decarbonation. The reprocessing of these gases is made easier. The method according to the invention also has the advantage of concentrating the microwaves on a bed of moving materials to homogenize the heating. The limestone calcination temperature is particularly well controlled, which ensures satisfactory and uniform properties for the quicklime produced by this process.
Pour décarbonater le calcaire introduit, on porte le calcaire à une température adaptée, pendant une durée suffisante à la réalisation de cette réaction chimique. La température adaptée pour décarbonater au moins une partie du calcaire introduit est par exemple comprise entre 900 et 1200 degrés Celsius. La durée suffisante de chauffage pour déshydroxyler ladite au moins une partie de du calcaire introduit dépend de la température utilisée, de la composition du matériau contenant le calcaire utilisé et de sa forme, par exemple la taille des particules de calcaire. Cette durée suffisante est typiquement comprise entre 150 et 300 minutes. To decarbonate the limestone introduced, the limestone is brought to a suitable temperature, for a sufficient time to carry out this chemical reaction. The temperature suitable for decarbonating at least part of the limestone introduced is for example between 900 and 1200 degrees Celsius. The sufficient heating duration to dehydroxylate said at least part of the limestone introduced depends on the temperature used, the composition of the material containing the limestone used and its shape, for example the size of the limestone particles. This sufficient duration is typically between 150 and 300 minutes.
D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :Other non-limiting and advantageous characteristics of the process according to the invention, taken individually or in all technically possible combinations, are as follows:
- le corps de chauffe du four à micro-ondes s'étendant selon un axe longitudinal entre deux extrémités longitudinales opposées, le calcaire est introduit, à l'étape a), à une première des deux extrémités longitudinales du corps de chauffe, à l'étape b) on fait avancer le calcaire et/ou la chaux vive contenus dans le corps de chauffe selon une direction parallèle à l'axe longitudinal du corps de chauffe, de la première extrémité longitudinale vers une deuxième extrémité longitudinale et la chaux vive est extraite, à l'étape c), à la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe ; la production de la chaux vive est réalisée en continu ;- the heating body of the microwave oven extending along a longitudinal axis between two opposite longitudinal ends, the limestone is introduced, in step a), at a first of the two longitudinal ends of the heating body, at step b) the limestone and/or quicklime contained in the heating body is advanced in a direction parallel to the longitudinal axis of the heating body, from the first longitudinal end towards a second longitudinal end and the quicklime is extracted, in step c), at the second longitudinal end of the heating body; the production of quicklime is carried out continuously;
- ledit guide d'ondes comprenant un guide d'onde à fentes monté à l'intérieur du corps de chauffe et raccordé à l'une de ses extrémités audit générateur de micro-ondes, à l'étape a), le calcaire est introduit dans le corps de chauffe par un système d'alimentation débouchant dans le corps de chauffe à la première desdites deux extrémités longitudinales de celui-ci, à l'étape c), on extrait la chaux vive par un système d'évacuation s'ouvrant dans le corps de chauffe à la deuxième extrémité longitudinale de celui-ci, et au cours de l'étape b), on met en rotation ledit corps de chauffe autour de son axe longitudinal, on incline l'axe longitudinal du corps de chauffe par rapport à l'horizontale de façon à réguler la vitesse d'avance du calcaire dans le corps de chauffe ;- said waveguide comprising a slotted waveguide mounted inside the heating body and connected at one of its ends to said microwave generator, in step a), the limestone is introduced in the heating body by a supply system opening into the heating body at the first of said two longitudinal ends thereof, in step c), the quicklime is extracted by an evacuation system opening in the heating body at the second longitudinal end thereof, and during step b), said heating body is rotated around its longitudinal axis, the longitudinal axis of the heating body is inclined by relation to the horizontal so as to regulate the speed of advance of the limestone in the heating body;
- on piège les micro-ondes à l'intérieur du four grâce à deux capots fixes, chaque capot étant monté sur l'une des extrémités longitudinales du corps de chauffe avec interposition de joints annulaires de piégeage d'ondes ;- the microwaves are trapped inside the oven using two fixed covers, each cover being mounted on one of the longitudinal ends of the heating body with the interposition of annular wave trapping seals;
- à l'étape b), on évacue les gaz libérés lors du chauffage du calcaire par un dispositif d'évacuation assurant une mise en dépression du corps de chauffe du four et/ou on injecte des gaz à l'intérieur du corps de chauffe ; - le four comportant deux générateurs de micro-ondes et deux guides d'ondes correspondants et le corps de chauffe du four comportant une première partie du corps de chauffe dans laquelle s'étend un premier desdits deux guides d'ondes associé à un premier desdits deux générateurs de microondes et une deuxième partie du corps de chauffe dans laquelle s'étend le deuxième guide d'ondes associé au deuxième générateur de micro-ondes, à l'étape b), le calcaire traverse successivement la première partie du corps de chauffe puis la deuxième partie du corps de chauffe, lesdites première et deuxième parties du corps de chauffe présentant des profils de température différents ;- in step b), the gases released during the heating of the limestone are evacuated by an evacuation device ensuring a depression of the heating body of the oven and/or gases are injected inside the heating body ; - the oven comprising two microwave generators and two corresponding wave guides and the heating body of the oven comprising a first part of the heating body in which extends a first of said two wave guides associated with a first of said two microwave generators and a second part of the heating body in which the second wave guide associated with the second microwave generator extends, in step b), the limestone successively passes through the first part of the heating body then the second part of the heating body, said first and second parts of the heating body having different temperature profiles;
- le premier générateur de micro-ondes et le premier guide d'ondes étant configurés de manière à produire une augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe et le deuxième générateur de micro-ondes et le deuxième guide d'ondes étant configurés de manière à maintenir une température cible constante le long de la deuxième partie du corps de chauffe, à l'étape b) le calcaire est soumis à l'augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe et maintenu à la température cible le long de la deuxième partie du corps de chauffe ;- the first microwave generator and the first wave guide being configured so as to produce a progressive increase in the temperature along the first part of the heating body and the second microwave generator and the second guide waves being configured so as to maintain a constant target temperature along the second part of the heating body, in step b) the limestone is subjected to the progressive increase in temperature along the first part of the heating body heats and maintains at the target temperature along the second part of the heating body;
- à l'étape a), le calcaire introduit dans le corps de chauffe est broyé et contient une proportion de carbonate de calcium variant entre 60% et 95% ;- in step a), the limestone introduced into the heating body is crushed and contains a proportion of calcium carbonate varying between 60% and 95%;
- à l'étape b) on chauffe le calcaire à une température comprise entre 900 et 1200 degrés Celsius ; on broie le calcaire avant son introduction dans le corps de chauffe ;- in step b) the limestone is heated to a temperature between 900 and 1200 degrees Celsius; the limestone is crushed before its introduction into the heating body;
- avant son introduction dans le corps de chauffe, le calcaire est préchauffé dans un dispositif de préchauffage ; - before its introduction into the heating body, the limestone is preheated in a preheating device;
- les gaz libérés lors du chauffage du calcaire dans le four sont recirculés vers le dispositif de préchauffage ; - the gases released during heating of the limestone in the oven are recirculated to the preheating device;
- après l'étape c), la chaux vive est acheminée à travers un système de refroidissement pour être refroidie ; - after step c), the quicklime is routed through a cooling system to be cooled;
- avant son introduction dans le corps de chauffe, le calcaire est préchauffé dans un dispositif de préchauffage et selon lequel la chaleur de la chaux vive récupérée par le système de refroidissement est réutilisée par le dispositif de préchauffage ;- before its introduction into the heating body, the limestone is preheated in a preheating device and according to which the heat of the quicklime recovered by the cooling system is reused by the preheating device;
- avant l'étape a), le calcaire est préchauffé par acheminement à travers un dispositif de traitement thermique à énergie fossile ;- before step a), the limestone is preheated by routing it through a fossil energy heat treatment device;
- avant son préchauffage dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile, on effectue un autre préchauffage dans un dispositif de préchauffage différent du dispositif de traitement thermique à énergie fossile, et selon lequel les gaz chauffés dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile et/ou dans le four sont recirculés vers le dispositif de préchauffage ;- before preheating in the fossil energy heat treatment device, another preheating is carried out in a preheating device different from the fossil energy heat treatment device, and according to which the gases heated in the fossil energy heat treatment device and /or in the oven are recirculated towards the preheating device;
- le corps de chauffe étant muni intérieurement de pales de brassage qui s'étendent de manière inclinée par rapport à l'axe longitudinal du corps de chauffe et sont solidaires en rotation avec celui- ci, à l'étape b), on met en rotation les pales de brassage avec le corps de chauffe tout en inclinant l'axe longitudinal de celui-ci pour faire avancer le calcaire et/ou la chaux vive contenus dans le corps de chauffe); - the heating body being provided internally with stirring blades which extend so inclined relative to the longitudinal axis of the heating body and are integral in rotation with it, in step b), the stirring blades are rotated with the heating body while tilting the longitudinal axis of this to advance the limestone and/or quicklime contained in the heating body);
- on chauffe le calcaire sans produire de dioxyde de carbone autre que celui produit par la réaction de décarbonatation du calcaire. - the limestone is heated without producing carbon dioxide other than that produced by the decarbonation reaction of the limestone.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. The description which follows with reference to the appended drawings, given as non-limiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be carried out.
Sur les dessins annexés : On the attached drawings:
[Fig. 1] est une vue schématique d'un premier ensemble industriel mettant en oeuvre un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, [Fig. 1] is a schematic view of a first industrial assembly implementing a first embodiment of the method according to the invention,
[Fig. 2] est une vue schématique d'un deuxième ensemble industriel mettant en oeuvre un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention, [Fig. 2] is a schematic view of a second industrial assembly implementing a second embodiment of the method according to the invention,
[Fig. 3] est une vue schématique en coupe longitudinale d'un four à micro-ondes muni d'un corps de chauffe cylindrique rotatif utilisé pour la mise en oeuvre des modes de réalisation du procédé représentés sur les figures 1 et 2, [Fig. 3] is a schematic view in longitudinal section of a microwave oven provided with a rotating cylindrical heating body used for implementing the embodiments of the method shown in Figures 1 and 2,
[Fig. 4] est une vue en coupe selon le plan ll-ll de la figure 3, [Fig. 4] is a sectional view along the plane ll-ll of Figure 3,
[Fig. 5] est une vue schématique montrant un exemple de joint de piégeage d'ondes du four à microondes de la figure 3, [Fig. 5] is a schematic view showing an example of a wave trapping joint of the microwave oven of Figure 3,
[Fig. 6] est une vue schématique montrant un exemple de guide d'ondes à fentes du four à microondes de la figure 3, [Fig. 6] is a schematic view showing an example of a slotted waveguide of the microwave oven of Figure 3,
[Fig. 7] est une vue schématique en coupe transversale d'un premier exemple de corps de chauffe du four à micro-ondes de la figure 3, [Fig. 7] is a schematic cross-sectional view of a first example of a heating body of the microwave oven of Figure 3,
[Fig. 8] est une vue schématique en coupe transversale d'un deuxième exemple de corps de chauffe du four à micro-ondes de la figure 3, [Fig. 8] is a schematic cross-sectional view of a second example of a heating body of the microwave oven of Figure 3,
[Fig. 9] est une vue schématique en coupe transversale d'un troisième exemple de corps de chauffe du four à micro-ondes de la figure 3. [Fig. 9] is a schematic cross-sectional view of a third example of the heating body of the microwave oven of Figure 3.
Dans la description qui va suivre, par convention, le termes « amont » et « aval » seront utilisés par référence au sens du cheminement des matériaux introduits dans le four à micro-ondes, et plus généralement en référence au sens du cheminement des matériaux puis des produits dans l'ensemble industriel utilisé pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. En préliminaire, on notera que, d'une figure à l'autre, les éléments identiques ou similaires des différents exemples de mise en oeuvre de l'invention seront référencés par les mêmes signes de référence et ne seront pas décrits à chaque fois. In the description which follows, by convention, the terms "upstream" and "downstream" will be used with reference to the direction of the flow of the materials introduced into the microwave oven, and more generally with reference to the direction of the flow of the materials then products in the industrial assembly used for implementing the process according to the invention. Preliminarily, it will be noted that, from one figure to another, the identical or similar elements of the different examples of implementation of the invention will be referenced by the same reference signs and will not be described each time.
L'invention concerne un procédé de production industrielle de chaux vive. The invention relates to a process for the industrial production of quicklime.
Sur les figures 1 et 2, on a représenté deux modes de réalisation d'un ensemble industriel 300 ; 400 ; adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. In Figures 1 and 2, two embodiments of an industrial assembly 300 are shown; 400; suitable for implementing the method according to the invention.
Chacun de ces ensembles industriels 300 ; 400 comprend de manière remarquable un four à microondes 2 utilisé selon le procédé de l'invention pour calciner au moins partiellement le calcaire traité selon ce procédé. Each of these industrial units 300; 400 remarkably comprises a microwave oven 2 used according to the process of the invention to calcine at least partially the limestone treated according to this process.
Ce four à micro-ondes 2 est muni d'un corps de chauffe 4 s'étendant selon un axe longitudinal X-X entre deux extrémités longitudinales opposées, d'au moins un générateur de micro-ondes 24a et d'au moins un guide d'ondes 22 s'étendant suivant une direction longitudinale à l'intérieur du corps de chauffe 4 (voir figures 1 à 4). Ce corps de chauffe 4 est ici cylindrique et rotatif. This microwave oven 2 is provided with a heating body 4 extending along a longitudinal axis X-X between two opposite longitudinal ends, with at least one microwave generator 24a and with at least one guide. waves 22 extending in a longitudinal direction inside the heating body 4 (see Figures 1 to 4). This heating body 4 is here cylindrical and rotary.
Selon le procédé de l'invention, on effectue les étapes suivantes : a) on introduit du calcaire à l'intérieur du corps de chauffe 4, b) on expose le calcaire introduit dans le corps de chauffe 4 aux micro-ondes émises par le générateur de micro-ondes 24a et acheminées dans le corps de chauffe par le guide d'ondes 22, de manière à produire la chaux vive, c) on extrait du corps de chauffe la chaux vive produite. According to the method of the invention, the following steps are carried out: a) limestone is introduced inside the heating body 4, b) the limestone introduced into the heating body 4 is exposed to the microwaves emitted by the microwave generator 24a and conveyed into the heating body by the wave guide 22, so as to produce the quicklime, c) the quicklime produced is extracted from the heating body.
La chaux vive est le nom de l'oxyde de calcium de formule chimique CaO. Le calcaire contient du carbonate de calcium de formule chimique CaCOs. La calcination, c'est-à-dire le chauffage à hautes températures, du carbonate de calcium contenu dans le calcaire produit l'oxyde de calcium ou chaux vive par décarbonatation. Quicklime is the name for calcium oxide with the chemical formula CaO. Limestone contains calcium carbonate with the chemical formula CaCOs. Calcination, that is to say heating to high temperatures, of the calcium carbonate contained in limestone produces calcium oxide or quicklime by decarbonation.
De manière générale, ledit guide d'ondes 22 est monté à l'intérieur du corps de chauffe 4. Il s'étend selon une direction longitudinale parallèle à l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe 4 et est raccordé à l'une de ses deux extrémités F, F' audit générateur de micro-ondes 24a, 24b (figures 1 et 13).Generally, said waveguide 22 is mounted inside the heating body 4. It extends in a longitudinal direction parallel to the longitudinal axis XX of the heating body 4 and is connected to one of its two ends F, F' to said microwave generator 24a, 24b (Figures 1 and 13).
Le corps de chauffe 4 comprend une cavité interne qui accueille les matériaux introduits dans ce corps de chauffe. Un exemple de four à micro-ondes adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrit plus en détails ultérieurement en référence aux figures 4 à 9. The heating body 4 includes an internal cavity which accommodates the materials introduced into this heating body. An example of a microwave oven suitable for implementing the method according to the invention will be described in more detail later with reference to Figures 4 to 9.
Etape a) A l'étape a), le calcaire introduit dans le corps de chauffe 4 du four 2 peut comprendre un unique composant ou plusieurs composants. Ces composants présentent différentes compositions chimiques et/ou différentes structures cristallographiques. Step a) In step a), the limestone introduced into the heating body 4 of the oven 2 may comprise a single component or several components. These components have different chemical compositions and/or different crystallographic structures.
Le calcaire est une roche sédimentaire composées majoritairement de carbonate de calcium de formule chimique CaCOs. Limestone is a sedimentary rock composed mainly of calcium carbonate with the chemical formula CaCOs.
En particulier, le calcaire utilisé comprend de préférence au moins 60% de carbonate de calcium, par exemple entre 60% et 95% de carbonate de calcium. In particular, the limestone used preferably comprises at least 60% calcium carbonate, for example between 60% and 95% calcium carbonate.
Le calcaire est introduit dans le corps de chauffe 4 du four 2 de préférence sous une forme divisée. A cet effet, le calcaire est par exemple broyé avant son introduction dans le four 2. La taille des particules de calcaire introduites dans le four est de préférence inférieure à 50 millimètres (mm). The limestone is introduced into the heating body 4 of the oven 2 preferably in divided form. For this purpose, the limestone is for example crushed before its introduction into the oven 2. The size of the limestone particles introduced into the oven is preferably less than 50 millimeters (mm).
On utilise par exemple du calcaire de classe granulaire 20/50 mm. Le calcaire peut être également broyé plus finement avant son introduction dans le corps de chauffe, par exemple une classe granulaire 0/80 microns. For example, we use limestone with a granular class of 20/50 mm. The limestone can also be ground more finely before its introduction into the heating body, for example a granular class 0/80 microns.
La classe granulaire est indiquée selon le formalisme d/D ou d est le plus petit diamètre représentatif, D le plus grand diamètre représentatif des grains du matériau déterminés par exemple à l'aide d'une colonne de tamis ou d'un granulomètre laser. En pratique, à l'étape a), on introduit le calcaire dans le four 2 grâce à un système d'alimentation 34 débouchant dans le corps de chauffe 4 à une première desdites deux extrémités longitudinales de celui-ci. Le calcaire est ainsi introduit à une première des extrémités longitudinale du corps de chauffe. Un exemple d'un tel système d'alimentation sera décrit ultérieurement. The granular class is indicated according to the formalism d/D where d is the smallest representative diameter, D the largest representative diameter of the grains of the material determined for example using a sieve column or a laser particle size analyzer. In practice, in step a), the limestone is introduced into the oven 2 using a supply system 34 opening into the heating body 4 at a first of said two longitudinal ends thereof. The limestone is thus introduced at a first of the longitudinal ends of the heating body. An example of such a power system will be described later.
Etape b) Step b)
Le matériau introduit dans le corps de chauffe 4 du four 2 est chauffé par les micro-ondes. Ce chauffage permet sa calcination, c'est-à-dire ici sa décarbonatation sous haute température. The material introduced into the heating body 4 of the oven 2 is heated by microwaves. This heating allows its calcination, that is to say here its decarbonation at high temperature.
On chauffe de préférence le calcaire à une température comprise entre 900 et 1200 degrés Celsius pour réaliser la décarbonatation. En variante, on chauffe le calcaire à une température par exemple égale à 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150 ou 1200 degrés Celsius On chauffe de préférence le calcaire pendant un temps compris entre 150 minutes et 300 minutes dépendant du matériau, de la température et de la puissance des générateurs de micro-ondes. The limestone is preferably heated to a temperature between 900 and 1200 degrees Celsius to carry out decarbonation. Alternatively, the limestone is heated to a temperature for example equal to 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150 or 1200 degrees Celsius. The limestone is preferably heated for a time of between 150 minutes and 300 minutes depending on the material, the temperature and power of microwave generators.
Ces traitements thermiques peuvent occasionner la libération de gaz, notamment de dioxyde de carbone CO2. Pendant le chauffage du calcaire, on évacue les gaz libérés par un dispositif d'évacuation 42 des gaz (figures 1 et 13) assurant une mise en dépression du corps de chauffe 4 du four 2. These heat treatments can cause the release of gases, in particular carbon dioxide CO2. During heating of the limestone, the gases released are evacuated by a gas evacuation device 42 (figures 1 and 13) ensuring a depression of the heating body 4 of the oven 2.
Le calcaire est ainsi traité thermiquement dans le four 2 sous une atmosphère « fermée ». The limestone is thus heat treated in oven 2 under a “closed” atmosphere.
On peut également prévoir d'injecter des gaz à l'intérieur du corps de chauffe 4. Cette injection peut par exemple être réalisée au droit du guide d'ondes afin d'éviter l'entrée de poussière dans ce dernier.It is also possible to inject gases inside the heating body 4. This injection can for example be carried out in line with the waveguide in order to avoid the entry of dust into the latter.
Etape c) Step c)
A l'étape c), la chaux vive produite par le chauffage du calcaire à l'étape b) est sortie hors du corps de chauffe 4 du four 2, à la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe. In step c), the quicklime produced by heating the limestone in step b) exits the heating body 4 of the oven 2, at the second longitudinal end of the heating body.
En pratique, la chaux vive est sortie du four 2 par un système d'évacuation 36 de la chaux vive s'ouvrant dans le corps de chauffe 4 à une deuxième extrémité longitudinale de celui-ci opposée à la première extrémité longitudinale (figure 3). Un exemple d'un tel système d'évacuation sera décrit ultérieurement. In practice, the quicklime leaves the oven 2 via a quicklime evacuation system 36 opening into the heating body 4 at a second longitudinal end thereof opposite the first longitudinal end (figure 3) . An example of such an evacuation system will be described later.
Les avantages du procédé selon l'invention sont nombreux. Il permet notamment une concentration des micro-ondes sur un lit de matériaux en mouvement ce qui permet d'homogénéiser la calcination. Il permet également une maîtrise satisfaisante de la température du calcaire dans le four, donc de la température de calcination. Enfin, les rejets de gaz de combustion et des polluants associés sont réduits. The advantages of the process according to the invention are numerous. In particular, it allows microwaves to be concentrated on a bed of moving materials, which makes it possible to homogenize the calcination. It also allows satisfactory control of the temperature of the limestone in the oven, and therefore the calcination temperature. Finally, emissions of combustion gases and associated pollutants are reduced.
On notera que l'une des particularités du chauffage par micro-ondes est que celui-ci chauffe le cœur du matériau, sans chauffer directement le corps de chauffe. Celui-ci est chauffé indirectement par l'élévation de la température du matériau. En conséquence, la température du corps de chauffe est inférieure à celle observé dans les dispositifs de traitement thermique à énergie fossile classique. La durée de vie du four est ainsi allongée. Note that one of the particularities of microwave heating is that it heats the core of the material, without directly heating the heating body. This is heated indirectly by raising the temperature of the material. As a result, the temperature of the heating body is lower than that observed in conventional fossil energy heat treatment devices. The lifespan of the oven is thus extended.
De manière générale, l'énergie fossile utilisée est issue de la combustion de combustible fossile, tel que gaz, fuel, charbon ou coke. Generally speaking, the fossil energy used comes from the combustion of fossil fuels, such as gas, fuel oil, coal or coke.
Le procédé de production de la chaux vive est de préférence effectué en continu The quicklime production process is preferably carried out continuously
Cela signifie que le calcaire n'est pas chauffé dans le four 2 à micro-ondes par lot séparés successifs. En d'autres termes, une première quantité de calcaire n'est pas introduite, chauffée dans le four à micro-ondes pour produire la chaux vive, puis entièrement extraite du four avant l'introduction d'une deuxième quantité de calcaire, comme cela serait le cas dans un procédé discontinu. This means that the limescale is not heated in the microwave oven 2 in successive separate batches. In other words, a first quantity of limestone is not introduced, heated in the microwave oven to produce quicklime, then completely extracted from the oven before the introduction of a second quantity of limestone, like this would be the case in a batch process.
Après un régime transitoire correspondant à l'initiation du procédé, le calcaire est introduit, chauffé et extrait du four en continu. En pratique, la production est dite « continue » car il est possible de réaliser l'étape c) d'extraction de la chaux vive sur une plage de temps de durée supérieure à 4 heures sans interruption du débit de chaux vive supérieure à 1 minute. After a transient regime corresponding to the initiation of the process, the limestone is introduced, heated and extracted from the furnace continuously. In practice, production is called "continuous" because it is possible to carry out step c) of quicklime extraction over a time range of more than 4 hours without interruption of the quicklime flow for more than 1 minute. .
Ainsi, la chaux vive produite peut par exemple être extraite soit sans interruption sur une plage de temps supérieure à 4 heures, soit sur des intervalles de temps rapprochés, séparés par exemple de 0 à 1 minutes, par exemple par 5, 10, 20, 30, 40 ou 50 secondes, sur cette plage de temps. Thus, the quicklime produced can for example be extracted either without interruption over a period of time greater than 4 hours, or over short time intervals, separated for example from 0 to 1 minutes, for example by 5, 10, 20, 30, 40 or 50 seconds, over this time range.
De préférence, lors de la mise en oeuvre d'une telle méthode en continu, les étapes a), b) et c) peuvent être réalisées de manière simultanée. Cela est par exemple le cas lorsque le système d'alimentation du four à micro-ondes 2 utilisé comprend une vanne de type vanne écluse métallique permettant de réguler le débit de calcaire introduit dans le four, comme cela est décrit ultérieurement. L'alimentation du four en calcaire et l'extraction de chaux vive du four peut être alors réalisée en continu, sans interruption, sur ladite plage de temps. Preferably, when implementing such a continuous method, steps a), b) and c) can be carried out simultaneously. This is for example the case when the supply system of the microwave oven 2 used includes a metal sluice valve type valve making it possible to regulate the flow of limestone introduced into the oven, as described later. The supply of limestone to the kiln and the extraction of quicklime from the kiln can then be carried out continuously, without interruption, over said time range.
En variante, on réalise les étapes a) et/ou c) à intervalles de temps. Cela est par exemple le cas lorsque le système d'alimentation du four à micro-ondes comporte un sas d'entrée pouvant être réalisé par deux vannes guillotines consécutives. L'alimentation est alors réalisée par saccade. De manière similaire, l'extraction de la chaux vive peut être réalisée par saccade. Alternatively, steps a) and/or c) are carried out at time intervals. This is for example the case when the microwave oven supply system includes an inlet airlock which can be produced by two consecutive gate valves. Feeding is then carried out in jerky fashion. Similarly, the extraction of quicklime can be carried out by jerking.
On peut également envisager en variante que seule l'alimentation ou seule l'extraction soit réalisée par saccade. It is also possible to envisage as a variant that only the feeding or only the extraction is carried out by jerk.
Afin d'assurer ce fonctionnement en continu, à l'étape b), on fait avancer le calcaire et/ou la chaux vive contenus dans le corps de chauffe selon une direction parallèle à l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe 4, de la première extrémité longitudinale vers la deuxième extrémité longitudinale. Cette avance des matériaux contenus dans le corps de chauffe autorise la mise en oeuvre continue de la méthode selon l'invention. In order to ensure this continuous operation, in step b), the limestone and/or quicklime contained in the heating body is advanced in a direction parallel to the longitudinal axis X-X of the heating body 4, from the first longitudinal end towards the second longitudinal end. This advance of the materials contained in the heating body authorizes the continuous implementation of the method according to the invention.
De préférence, on fait avancer ces matériaux sans arrêt pendant toute la durée de mise en oeuvre de la méthode. Le four présente à cet effet des moyens d'amenée autorisant le transport du calcaire et de la chaux vive de la première vers la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe du four à micro-ondes. Preferably, these materials are advanced continuously throughout the duration of the method. For this purpose, the oven has supply means allowing the transport of limestone and quicklime from the first to the second longitudinal end of the heating body of the microwave oven.
Ici par exemple, le corps de chauffe 4 est mis en rotation autour de son axe longitudinal incliné afin de faire avancer le matériau contenu dans le four depuis l'extrémité longitudinale du corps de chauffe à laquelle le système d'alimentation introduit le calcaire vers l'extrémité longitudinale du corps de chauffe à laquelle le système d'évacuation extrait la chaux vive. Les moyens d'amenée comprennent donc un dispositif de mise en rotation du corps de chauffe et un support incliné pour ce corps de chauffe. Here for example, the heating body 4 is rotated around its inclined longitudinal axis in order to advance the material contained in the oven from the longitudinal end of the heating body to which the supply system introduces the limestone towards the the longitudinal end of the heating body at which the evacuation system extracts the quicklime. The means of delivery include therefore a device for rotating the heating body and an inclined support for this heating body.
L'agencement du four à micro-ondes 2, dont un exemple est détaillé plus loin, assure l'étanchéité à l'air ainsi que le piégeage des micro-ondes à l'intérieur du corps de chauffe. The arrangement of the microwave oven 2, an example of which is detailed below, ensures airtightness as well as the trapping of microwaves inside the heating body.
Ces opérations sont réalisées de manière continue afin de maintenir l'ensemble des équipements de production à une température stable. These operations are carried out continuously in order to maintain all production equipment at a stable temperature.
Le procédé selon l'invention peut également être réalisé de manière discontinue : un lot de calcaire est introduit dans le four. L'introduction du calcaire cesse et le calcaire introduit est chauffé, puis extrait hors du four lors d'une vidange avant l'introduction d'un autre lot de calcaire. The process according to the invention can also be carried out discontinuously: a batch of limestone is introduced into the oven. The introduction of limestone stops and the limestone introduced is heated, then extracted from the oven during emptying before the introduction of another batch of limestone.
Les opérations de vidange du four conduisent à des arrêts de production pendant lesquels les températures baissent fortement. Cette discontinuité induit des surconsommations d'énergie. En outre, lors de la production de chaux vive, la maîtrise des températures et des temps de cuisson est utile pour limiter les incuits et les surcuits et assurer une qualité de production uniforme. Une calcination continue présente donc un double avantage : d'une part l'assurance d'une qualité constante et uniforme, et d'autre part la réduction de la consommation d'énergie du procédé. Furnace emptying operations lead to production stoppages during which temperatures drop sharply. This discontinuity induces excess energy consumption. In addition, during the production of quicklime, controlling temperatures and cooking times is useful to limit undercooking and overcooking and ensure uniform production quality. Continuous calcination therefore presents a double advantage: on the one hand the assurance of constant and uniform quality, and on the other hand the reduction of the energy consumption of the process.
De manière particulièrement avantageuse, dans le four à micro-ondes 2 utilisé pour la mise en oeuvre de ce procédé, ledit guide d'ondes 22 comprend un guide d'onde à fentes monté à l'intérieur du corps de chauffe 4 entre les deux extrémités longitudinales de celui-ci et raccordé à l'une de ces extrémités longitudinales audit générateur de micro-ondes 24a. Le guide d'ondes s'étend de préférence d'une extrémité longitudinale du corps de chauffe à l'autre. On achemine donc les micro-ondes d'une extrémité longitudinale du corps de chauffe à l'autre. Chaque générateur de micro-ondes 24a, 24b est disposé à l'extérieur du corps de chauffe 4, à l'une des extrémités longitudinales du corps de chauffe.Particularly advantageously, in the microwave oven 2 used for implementing this method, said waveguide 22 comprises a slotted waveguide mounted inside the heating body 4 between the two longitudinal ends thereof and connected to one of these longitudinal ends to said microwave generator 24a. The waveguide preferably extends from one longitudinal end of the heating body to the other. The microwaves are therefore conveyed from one longitudinal end of the heating body to the other. Each microwave generator 24a, 24b is arranged outside the heating body 4, at one of the longitudinal ends of the heating body.
Chaque guide d'ondes est de préférence raccordé à un générateur de micro-ondes. Cependant, on peut envisager de raccorder chaque guide d'ondes à plusieurs générateurs de micro-ondes afin d'augmenter la puissance délivrée. En outre, au cours des étapes a), b) et c), on met en rotation ledit corps de chauffe 4 autour de son axe longitudinal X-X et on incline l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe 4 par rapport à l'horizontale de façon à réguler la vitesse d'avance du calcaire dans le corps de chauffe 4 (voir figures 1 à 4). Cela permet de faire avancer le calcaire à travers le four à micro-ondes 2. Each waveguide is preferably connected to a microwave generator. However, it is possible to consider connecting each waveguide to several microwave generators in order to increase the power delivered. In addition, during steps a), b) and c), said heating body 4 is rotated around its longitudinal axis X-X and the longitudinal axis X-X of the heating body 4 is tilted relative to the horizontal so as to regulate the speed of advance of the limestone in the heating body 4 (see figures 1 to 4). This helps move the limescale through the microwave oven 2.
Comme mentionné dans l'exemple détaillé plus loin, le corps de chauffe peut également être muni de pales de brassage (non représentées). Les pales de brassage s'étendent à l'intérieur du corps de chauffe. Elles s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal ou de manière inclinée par rapport à l'axe longitudinal du corps de chauffe. Elles sont solidaires en rotation avec celui-ci, et, à l'étape b), on met en rotation les pales de brassage avec le corps de chauffe tout en inclinant l'axe longitudinal de celui- ci. On brasse alors le matériau contenu dans le corps de chauffe lors de la rotation du corps de chauffe. Cela permet d'homogénéiser le mélange de matériaux présent dans le corps de chauffe et de contribuer, éventuellement, à contrôler l'avance de ce mélange de matériaux dans le corps de chauffe.As mentioned in the example detailed below, the heating body can also be provided with stirring blades (not shown). The stirring blades extend inside the heating body. They extend parallel to the longitudinal axis or inclined relative to the axis longitudinal of the heating body. They are integral in rotation with it, and, in step b), the stirring blades are rotated with the heating body while tilting the longitudinal axis thereof. The material contained in the heating body is then mixed during the rotation of the heating body. This makes it possible to homogenize the mixture of materials present in the heating body and to contribute, possibly, to controlling the advance of this mixture of materials in the heating body.
De plus, on piège les micro-ondes à l'intérieur du four 2 grâce à deux capots 14 fixes, chaque capot étant monté sur l'une des extrémités longitudinales du corps de chauffe 4 avec interposition de joints annulaires 16 de piégeage d'ondes (figures 9 et 11). In addition, the microwaves are trapped inside the oven 2 using two fixed covers 14, each cover being mounted on one of the longitudinal ends of the heating body 4 with the interposition of annular seals 16 for trapping waves. (figures 9 and 11).
Un exemple détaillé de four décrivant les moyens de mise en oeuvre de ces caractéristiques du procédé selon l'invention est décrit plus loin (en référence aux figures 9 à 15). A detailed example of an oven describing the means of implementing these characteristics of the process according to the invention is described below (with reference to Figures 9 to 15).
Selon un mode de réalisation particulier du procédé, qui sera décrit plus en détail ultérieurement, le four 2 comporte deux générateurs de micro-ondes 24a, 24b et deux guides d'ondes 22 correspondants et le corps de chauffe 4 du four 2 comporte une première partie dans laquelle s'étend un premier desdits deux guides d'ondes associé à un premier 24a desdits deux générateurs de micro-ondes et une deuxième partie dans laquelle s'étend le deuxième guide d'ondes 22b associé au deuxième générateur de micro-ondes 24b (figure 9). According to a particular embodiment of the method, which will be described in more detail later, the oven 2 comprises two microwave generators 24a, 24b and two corresponding wave guides 22 and the heating body 4 of the oven 2 comprises a first part in which extends a first of said two waveguides associated with a first 24a of said two microwave generators and a second part in which extends the second waveguide 22b associated with the second microwave generator 24b (figure 9).
Les deux guides d'ondes peuvent comprendre deux guides d'ondes indépendants reliés chacun à l'un des deux générateurs de micro-ondes ou deux tronçons 22a, 22b de guide d'ondes 22 reliés l'un à l'autre, chaque tronçon 22a, 22b étant raccordé à une extrémité à l'un des deux générateurs de microondes 24a, 24b. Les deux tronçons 22a, 22b s'étendent alors selon le même axe parallèle à l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe, comme cela est le cas sur la figure 9. Dans ce cas, l'un des deux générateurs de micro-ondes 24a, 24b est disposé à une première des deux extrémités longitudinales du corps de chauffe 4 et l'autre générateur de micro-ondes est disposé à la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe. The two waveguides may comprise two independent waveguides each connected to one of the two microwave generators or two sections 22a, 22b of waveguide 22 connected to each other, each section 22a, 22b being connected at one end to one of the two microwave generators 24a, 24b. The two sections 22a, 22b then extend along the same axis parallel to the longitudinal axis X-X of the heating body, as is the case in Figure 9. In this case, one of the two microwave generators 24a, 24b is arranged at a first of the two longitudinal ends of the heating body 4 and the other microwave generator is arranged at the second longitudinal end of the heating body.
En variante, on peut prévoir deux guides d'ondes distincts s'étendant côte à côte, par exemple selon deux directions parallèles à l'axe longitudinal du corps de chauffe. Alternatively, two separate waveguides can be provided extending side by side, for example in two directions parallel to the longitudinal axis of the heating body.
Bien entendu, on peut envisager un nombre supérieur à deux de guides d'ondes s'étendant dans le corps de chauffe, chaque guide d'ondes étant relié à un générateur de micro-ondes distinct ou au même générateur de micro-ondes. Of course, it is possible to envisage a number greater than two of wave guides extending in the heating body, each wave guide being connected to a separate microwave generator or to the same microwave generator.
Alors, à l'étape b), le calcaire traverse successivement la première partie puis la deuxième partie du corps de chauffe, lesdites première et deuxième parties du corps de chauffe présentant des profils de températures différents. De manière particulièrement avantageuse, on peut prévoir que le premier générateur de micro-ondes et le premier guide d'ondes étant configurés de manière à produire une augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe et le deuxième générateur de microondes et le deuxième guide d'ondes étant configurés de manière à maintenir une température cible constante le long de la deuxième partie du corps de chauffe, à l'étape b), le calcaire est soumis à l'augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe puis est maintenue à la température cible le long de la deuxième partie du corps de chauffe. Then, in step b), the limestone successively passes through the first part then the second part of the heating body, said first and second parts of the heating body having different temperature profiles. In a particularly advantageous manner, it can be provided that the first microwave generator and the first wave guide are configured so as to produce a progressive increase in the temperature along the first part of the heating body and the second microwave generator microwaves and the second wave guide being configured so as to maintain a constant target temperature along the second part of the heating body, in step b), the limestone is subjected to the progressive increase in temperature along of the first part of the heating body then is maintained at the target temperature along the second part of the heating body.
Ladite première partie constitue une zone amont de montée en température, tandis que la deuxième partie constitue une zone aval de maintien à une température cible. La zone amont peut amener le calcaire à ladite température cible. Said first part constitutes an upstream temperature rise zone, while the second part constitutes a downstream zone for maintaining a target temperature. The upstream zone can bring the limestone to said target temperature.
D'autres profils de températures peuvent évidemment être envisagés, avec deux ou plus de deux guides d'ondes définissant deux ou plus de deux parties du corps de chauffe ayant des profils de températures différents. Other temperature profiles can obviously be considered, with two or more than two waveguides defining two or more than two parts of the heating body having different temperature profiles.
En outre, on peut envisager d'utiliser deux ou plus de deux fours à micro-ondes disposés en série pour chauffer le calcaire et assurer sa décarbonatation. Par exemple, un premier four peut être utilisé pour chauffer le calcaire avec un premier profil de température, par exemple une montée en température, et le deuxième four peut être utilisé pour chauffer le calcaire et/ou la chaux vive avec un deuxième profil de température, par exemple un maintien d'une température de décarbonatation. Le deuxième four est alimenté par le calcaire chauffé non décarbonaté dans le premier four et la chaux vive produite dans le premier four. In addition, one can consider using two or more microwave ovens arranged in series to heat the limestone and ensure its decarbonation. For example, a first oven can be used to heat limestone with a first temperature profile, for example a rise in temperature, and the second oven can be used to heat limestone and/or quicklime with a second temperature profile , for example maintaining a decarbonation temperature. The second kiln is powered by the heated limestone not decarbonated in the first kiln and the quicklime produced in the first kiln.
En pratique, le procédé de production de la chaux vive comporte d'autres étapes intervenant avant ou après la calcination du calcaire dans le four à micro-ondes 2. In practice, the quicklime production process includes other steps occurring before or after the calcination of the limestone in the microwave oven 2.
De manière générale, le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des étapes additionnelles suivantes : Generally speaking, the method according to the invention may comprise one or more of the following additional steps:
- on broie le calcaire avant son introduction dans le corps de chauffe 4 du four 2 ; - the limestone is crushed before its introduction into the heating body 4 of the oven 2;
- on sèche le calcaire avant son introduction dans le corps de chauffe 4 du four 2 ; - the limestone is dried before its introduction into the heating body 4 of the oven 2;
- avant son introduction dans le corps de chauffe 4, le calcaire est préchauffé dans un ou plusieurs dispositifs de préchauffage 110, 130, 185 pouvant comprendre un dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185 (figures 1 et 2) ; - before its introduction into the heating body 4, the limestone is preheated in one or more preheating devices 110, 130, 185 which may include a fossil energy heat treatment device 185 (Figures 1 and 2);
- après l'étape c), la chaux vive est acheminée à travers un système de refroidissement 210 pour être refroidie (figures 1 et 2) ; - avant son préchauffage dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185, on effectue un autre préchauffage dans un dispositif de préchauffage 110, 130 différent du dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185 (figure 2), - after step c), the quicklime is routed through a cooling system 210 to be cooled (Figures 1 and 2); - before preheating in the fossil energy heat treatment device 185, another preheating is carried out in a preheating device 110, 130 different from the fossil energy heat treatment device 185 (figure 2),
- avant son introduction dans le corps de chauffe 4, le calcaire est préchauffé dans un dispositif de préchauffage 110 et la chaleur de la chaux vive récupérée par le système de refroidissement 210 est réutilisée par le dispositif de préchauffage (figures 1 et 2) ; - before its introduction into the heating body 4, the limestone is preheated in a preheating device 110 and the heat of the quicklime recovered by the cooling system 210 is reused by the preheating device (Figures 1 and 2);
- on mesure la température du matériau présent à l'intérieur du four à micro-ondes 2, par exemple à l'aide d'un pyromètre infrarouge. - the temperature of the material present inside the microwave oven 2 is measured, for example using an infrared pyrometer.
Le préchauffage du calcaire par le ou les dispositifs de préchauffage amène le calcaire à une température inférieure à celle utilisée lors du chauffage pour la calcination du calcaire. Le calcaire est par exemple préchauffé jusqu'à une température comprise entre 350 et 500°C. Preheating the limestone by the preheating device(s) brings the limestone to a temperature lower than that used during heating for calcination of the limestone. The limestone is, for example, preheated to a temperature between 350 and 500°C.
De manière générale, on prévoit en outre que les gaz chauffés dans le dispositif de refroidissement 210 et/ou les gaz libérés lors du chauffage du calcaire dans le four 2 sont recirculés vers le ou les dispositifs de préchauffage 110 et 130 différents du dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185. Generally, it is further provided that the gases heated in the cooling device 210 and/or the gases released during the heating of the limestone in the oven 2 are recirculated towards the preheating device(s) 110 and 130 different from the treatment device. fossil fuel thermal energy 185.
On peut également prévoir, lorsque le calcaire est préchauffé dans un dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185, que les gaz libérés lors du chauffage de calcaire dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185 sont recirculés vers le ou les autres dispositifs de préchauffage 110 ; 130. It can also be provided, when the limestone is preheated in a fossil energy heat treatment device 185, that the gases released during the heating of limestone in the fossil energy heat treatment device 185 are recirculated towards the other preheating device(s). 110; 130.
En outre, dans le cas où la chaux vive est refroidie par passage à travers un système de refroidissement 210, la chaleur de la chaux vive récupérée par le système de refroidissement 210 est réutilisée par le ou les dispositifs de préchauffage 110 et 130 différents du dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185. En pratique, les gaz chauffés par la chaux vive dans le dispositif de refroidissement 210 sont recirculés vers le ou les dispositifs de préchauffage 110 et 130 différents du dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185. Furthermore, in the case where the quicklime is cooled by passing through a cooling system 210, the heat of the quicklime recovered by the cooling system 210 is reused by the preheating device(s) 110 and 130 different from the device. of fossil energy heat treatment 185. In practice, the gases heated by the quicklime in the cooling device 210 are recirculated towards the preheating device(s) 110 and 130 different from the fossil energy heat treatment device 185.
Dans la suite, deux modes de réalisation du procédé selon l'invention sont décrits en référence aux figures 1 et 2. Sur ces figures, les transferts de matériau avant et après calcination sont représentés par des flèches en traits pleins. Les transferts de gaz chauds sont représentés par des traits en pointillés. La flèche R indique un apport d'air frais. In the following, two embodiments of the process according to the invention are described with reference to Figures 1 and 2. In these figures, the transfers of material before and after calcination are represented by arrows in solid lines. Hot gas transfers are represented by dotted lines. The arrow R indicates a supply of fresh air.
Selon le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention représenté sur la figure 1, le matériau alimentant l'ensemble industriel 300 est tout d'abord acheminé à travers un dispositif de préchauffage 110 qui chauffe le matériau à un température comprise entre 350 et 400°C. Le matériau est ici par exemple du calcaire broyé de classe granulaire 20/50 mm. According to the first embodiment of the method according to the invention shown in Figure 1, the material supplying the industrial assembly 300 is first conveyed through a device preheating 110 which heats the material to a temperature between 350 and 400°C. The material here is for example crushed limestone with a granular class of 20/50 mm.
L'air chauffé (entre 80 et 100°C) dans le dispositif de préchauffage 110 est évacué vers l'extérieur par une cheminée 120 à l'aide d'un ventilateur 120A. The air heated (between 80 and 100°C) in the preheating device 110 is exhausted to the outside through a chimney 120 using a fan 120A.
A la sortie du dispositif de préchauffage 110, le matériau contenant le calcaire est introduit dans le four à micro-ondes 2. Il est introduit dans le corps de chauffe 4 à travers le système d'alimentation 34 et chauffé à une température de consigne comprise entre 900 et 1200°C. At the outlet of the preheating device 110, the material containing the limescale is introduced into the microwave oven 2. It is introduced into the heating body 4 through the supply system 34 and heated to a set temperature included between 900 and 1200°C.
Le corps de chauffe 4 est mobile en rotation autour de son axe longitudinal X-X. Il tourne en continu pendant le chauffage du matériau. The heating body 4 is movable in rotation around its longitudinal axis X-X. It rotates continuously while heating the material.
L'axe longitudinal X-X du corps de chauffe 4 étant incliné par rapport à l'horizontal de tel sorte que la première extrémité longitudinale par laquelle le matériau est introduit se trouve plus haute que la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe 4 le long d'un axe vertical, le matériau est progressivement acheminé vers le système d'évacuation situé à la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe par l'effet de la gravité et de la rotation du corps de chauffe 4 autour de son axe longitudinal X-X. The longitudinal axis X-X of the heating body 4 being inclined relative to the horizontal such that the first longitudinal end through which the material is introduced is higher than the second longitudinal end of the heating body 4 along a vertical axis, the material is gradually conveyed towards the evacuation system located at the second longitudinal end of the heating body by the effect of gravity and the rotation of the heating body 4 around its longitudinal axis X-X.
Un exemple de four à micro-ondes 2 sera décrit plus en détails ultérieurement. An example of a microwave oven 2 will be described in more detail later.
A la sortie du four 2, le matériau calciné qui comprend la chaux vive est acheminé à travers un dispositif de refroidissement 210 de manière à abaisser progressivement la température du matériau calciné jusqu'à un température comprise entre 100 et 120°C. Le matériau calciné refroidi est stocké dans un dispositif de stockage 220. At the exit from oven 2, the calcined material which includes quicklime is conveyed through a cooling device 210 so as to gradually lower the temperature of the calcined material to a temperature between 100 and 120°C. The cooled calcined material is stored in a storage device 220.
Le dispositif de refroidissement 210 est par exemple ici un refroidisseur à air pulsé. Il est alimenté en air frais (flèche R) par un ventilateur 230. The cooling device 210 is for example here a forced air cooler. It is supplied with fresh air (arrow R) by a 230 fan.
Les gaz chauffés dans le dispositif de refroidissement 210 et/ou les gaz chauffés dans le four à microondes 2 et évacués par le dispositif d'évacuation des gaz 42 sont de préférence recirculés vers le dispositif de préchauffage 110 afin de réduire sa consommation énergétique. Ces gaz ont une température comprise entre 550 et 600°C. The gases heated in the cooling device 210 and/or the gases heated in the microwave oven 2 and evacuated by the gas evacuation device 42 are preferably recirculated to the preheating device 110 in order to reduce its energy consumption. These gases have a temperature between 550 and 600°C.
En fonction du débit souhaité de chaux vive, les puissances électriques nécessaires peuvent être très importantes. Par conséquent, compte tenu des capacités disponibles localement sur les réseaux de distribution électrique, le four à micro-ondes 2 peut être associé à un dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185, par exemple un four rotatif utilisant un combustible fossile, pour préchauffer le calcaire. Dans ce cas, il s'agira d'un procédé hybride. Un exemple de procédé hybride est représenté sur la figure 2 et décrit ci-dessous. Le chauffage par un dispositif de traitement thermique à énergie fossile est réalisé de préférence en amont de la calcination avec le four à micro-ondes. Cette première étape de chauffage porte le calcaire à une température inférieure à celle requise pour la décarbonatation, par exemple comprise entre 600 et 650°C. Il est préférable de réaliser la décarbonatation du calcaire avec le four à micro -ondes pour éviter de mélanger le dioxyde de carbone CO2 issu de la décarbonatation avec les gaz de combustion du dispositif de traitement thermique à énergie fossile. Le traitement des gaz évacués du four à micro-ondes est plus simple que celui des gaz évacués du dispositif de traitement thermique à énergie fossile car les gaz sortant du four à micro-ondes ne comprennent pas de polluants et particules issus de la combustion de combustible fossile. Depending on the desired quicklime flow rate, the electrical power required can be very high. Consequently, taking into account the capacities available locally on the electrical distribution networks, the microwave oven 2 can be associated with a fossil energy heat treatment device 185, for example a rotary kiln using a fossil fuel, to preheat the limestone. In this case, it will be a hybrid process. An example of a hybrid process is shown in Figure 2 and described below. Heating by a fossil energy heat treatment device is preferably carried out upstream of the calcination with the microwave oven. This first heating step brings the limestone to a temperature lower than that required for decarbonation, for example between 600 and 650°C. It is preferable to carry out the decarbonation of the limestone with the microwave oven to avoid mixing the carbon dioxide CO2 resulting from the decarbonation with the combustion gases of the fossil energy heat treatment device. The treatment of gases discharged from the microwave oven is simpler than that of gases discharged from the fossil fuel heat treatment device because the gases leaving the microwave oven do not include pollutants and particles from fuel combustion fossil.
Selon le deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention représenté sur la figure 1, le matériau alimentant l'ensemble industriel 400 est tout d'abord acheminé à travers un premier dispositif de préchauffage 110 qui chauffe le matériau à une température comprise entre 350 et 400°C. Le matériau est ici par exemple du calcaire broyé de classe granulaire 20/50 mm. According to the second embodiment of the method according to the invention shown in Figure 1, the material supplying the industrial assembly 400 is first conveyed through a first preheating device 110 which heats the material to a temperature between 350 and 400°C. The material here is for example crushed limestone with a granular class of 20/50 mm.
L'air chauffé dans le premier dispositif de préchauffage 110 (ici entre 80 et 100°C) est évacué vers l'extérieur par la cheminée 120 à l'aide du ventilateur 120A, comme décrit dans le premier mode de réalisation. The air heated in the first preheating device 110 (here between 80 and 100°C) is evacuated to the outside through the chimney 120 using the fan 120A, as described in the first embodiment.
A la sortie du premier dispositif de préchauffage 110, le matériau contenant le calcaire est introduit dans un deuxième dispositif de préchauffage 130 qui chauffe le matériau à une température comprise entre 450 et 500°C. At the outlet of the first preheating device 110, the material containing the limestone is introduced into a second preheating device 130 which heats the material to a temperature between 450 and 500°C.
A la sortie du deuxième dispositif de préchauffage 130, le matériau contenant le calcaire est introduit dans un troisième dispositif de préchauffage sous la forme d'un dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185 qui chauffe également le matériau à une température comprise entre 600 et 650°C.At the outlet of the second preheating device 130, the material containing the limestone is introduced into a third preheating device in the form of a fossil fuel heat treatment device 185 which also heats the material to a temperature between 600 and 650 °C.
A la sortie du dispositif de traitement thermique 185, le matériau contenant le calcaire est introduit dans le four à micro-ondes 2. Il est introduit dans le corps de chauffe 4 à travers le système d'alimentation 34 et chauffé à une température de consigne comprise entre 900 et 1200°C. At the outlet of the heat treatment device 185, the material containing the limestone is introduced into the microwave oven 2. It is introduced into the heating body 4 through the supply system 34 and heated to a set temperature between 900 and 1200°C.
Le four à micro-ondes 2 est identique à celui décrit dans le premier mode de réalisation. The microwave oven 2 is identical to that described in the first embodiment.
A la sortie du four 2, le matériau calciné qui comprend la chaux vive est acheminé à travers un dispositif de refroidissement 210 de manière à abaisser progressivement la température du matériau calciné jusqu'à une température comprise entre 100 et 120°C. Le matériau calciné refroidi est stocké dans un dispositif de stockage 220. At the exit from oven 2, the calcined material which includes quicklime is conveyed through a cooling device 210 so as to gradually lower the temperature of the calcined material to a temperature between 100 and 120°C. The cooled calcined material is stored in a storage device 220.
Le dispositif de refroidissement 210 est par exemple ici un refroidisseur à air pulsé. Il est alimenté en air frais (flèche R) par un ventilateur 230. Les gaz chauffés (dans l'exemple entre 550 et 600°C) dans le dispositif de refroidissement 210 et/ou les gaz chauffés dans le four à micro-ondes 2 et évacués par le dispositif d'évacuation des gaz 42 sont de préférence recirculés vers le premier dispositif de préchauffage 110 afin de réduire sa consommation énergétique. The cooling device 210 is for example here a forced air cooler. It is supplied with fresh air (arrow R) by a 230 fan. The gases heated (in the example between 550 and 600°C) in the cooling device 210 and/or the gases heated in the microwave oven 2 and evacuated by the gas evacuation device 42 are preferably recirculated towards the first preheating device 110 in order to reduce its energy consumption.
Les gaz chauffés dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185 sont de préférence recirculés vers le deuxième dispositif de préchauffage 130 afin de réduire sa consommation énergétique. Le deuxième dispositif de préchauffage 130 recevant des gaz issus du dispositif de traitement thermique à énergie fossile 185, les gaz chauffés dans le deuxième dispositif de préchauffage 130 sont filtrés par un filtre 140 avant d'être évacués vers l'extérieur par une cheminée 150 à l'aide d'un ventilateur 150A. Ils ont une température par exemple compris entre 80 et 100°C.The gases heated in the fossil fuel heat treatment device 185 are preferably recirculated to the second preheating device 130 in order to reduce its energy consumption. The second preheating device 130 receiving gases from the fossil energy heat treatment device 185, the gases heated in the second preheating device 130 are filtered by a filter 140 before being evacuated to the outside by a chimney 150 at using a 150A fan. They have a temperature for example between 80 and 100°C.
De manière générale, le filtre, les dispositifs de stockage, le ou les dispositifs de préchauffage, le dispositif de traitement thermique à énergie fossile, le dispositif de refroidissement et les autres éléments de l'ensemble industriel peuvent être de tout type connu de l'Homme du métier et adapté au traitement du calcaire décrit ci-dessus. Ils ne seront pas décrits plus en détails ici. In general, the filter, the storage devices, the preheating device(s), the fossil energy heat treatment device, the cooling device and the other elements of the industrial assembly can be of any type known to the Skilled in the trade and suitable for the treatment of limestone described above. They will not be described in more detail here.
Grâce au procédé selon l'invention, on chauffe le calcaire au moins partiellement sans produire de dioxyde de carbone. Thanks to the process according to the invention, the limestone is heated at least partially without producing carbon dioxide.
Sous réserve de recourir à une énergie électrique décarbonée, l'usage de cette technologie de four permettra de réduire de façon considérable les émissions de CO2 issues de la production de chaux vive. En fonction du process utilisé (100% micro-ondes ou hybride), les émissions de CO2 par tonne de chaux vive produite seront comprises entre 750 et 850 kgCC , soit une réduction de l'ordre de 15 à 25% par rapport aux procédés existants. Provided that carbon-free electrical energy is used, the use of this kiln technology will significantly reduce CO2 emissions from the production of quicklime. Depending on the process used (100% microwave or hybrid), CO2 emissions per tonne of quicklime produced will be between 750 and 850 kgCC, i.e. a reduction of around 15 to 25% compared to existing processes. .
Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise un four à micro-ondes 2 tel que représenté sur les figures 3 à 9. Ce four 2 peut être utilisé par exemple dans l'un des ensembles industriels 300 ; 400 décrits précédemment et représentés aux figures 1 et 2. According to one embodiment of the method according to the invention, a microwave oven 2 is used as shown in Figures 3 to 9. This oven 2 can be used for example in one of the industrial assemblies 300; 400 described previously and shown in Figures 1 and 2.
Ce four peut permettre de réaliser un traitement thermique continu des matériaux introduits dans ce four. Lors d'un tel traitement continu, le matériau traité thermiquement est extrait du four sur une plage de temps de durée supérieure à 4 heures, sans interruption du débit de chaux vive supérieure à 1 minute dans cette plage de temps. This oven can make it possible to carry out continuous heat treatment of the materials introduced into this oven. During such continuous treatment, the heat-treated material is extracted from the furnace over a time range of more than 4 hours, without interruption in the flow of quicklime for more than 1 minute in this time range.
Comme représenté sur les figures 3 et 4, le four 2 comprend notamment le corps de chauffe 4 cylindrique rotatif qui est centré sur l'axe longitudinal X-X positionné de façon à former un angle 6 compris entre 0,1 et 10° par rapport à l'horizontale. Le corps de chauffe 4 est un tube réalisé par exemple en acier réfractaire et qui est ouvert à chacune de ses extrémités longitudinales. Il est muni d'une couche externe d'isolation thermique 6 enroulée autour de son diamètre extérieur. Différentes configurations de conception du corps de chauffe seront décrites ultérieurement en liaison avec les figures 7 à 9. As shown in Figures 3 and 4, the oven 2 notably comprises the rotating cylindrical heating body 4 which is centered on the longitudinal axis XX positioned so as to form an angle 6 of between 0.1 and 10° relative to the 'horizontal. The heating body 4 is a tube made for example of refractory steel and which is open at each of its longitudinal ends. It is provided with an external thermal insulation layer 6 wrapped around its external diameter. Different design configurations of the heating body will be described later in conjunction with Figures 7 to 9.
A chacune de ses extrémités longitudinales, le corps de chauffe 4 est muni d'un disque annulaire 7 qui s'étend depuis la couche externe d'isolation thermique 6 et qui permet de créer un volume de chauffe maîtrisé en fonction de sa hauteur. Des pales de relevage 9 positionnées à l'intérieur du corps de chauffe permettent d'assurer la vidange complète du matériau traité thermiquement en le faisant passer par-dessus le disque annulaire 7 situé en sortie du corps de chauffe 4. At each of its longitudinal ends, the heating body 4 is provided with an annular disc 7 which extends from the external thermal insulation layer 6 and which makes it possible to create a controlled heating volume as a function of its height. Lifting blades 9 positioned inside the heating body ensure complete emptying of the heat-treated material by passing it over the annular disc 7 located at the outlet of the heating body 4.
Au niveau de ses extrémités longitudinales, le corps de chauffe 4 comprend en outre des anneaux de roulement 8 qui sont montés autour de la couche d'isolation thermique 6 et qui reposent sur des galets rotatifs 10 de façon à pouvoir mettre en rotation le corps de chauffe 4 autour de son axe longitudinal X-X à une vitesse typiquement comprise entre 0,1 et 40 tours par minute. At its longitudinal ends, the heating body 4 further comprises rolling rings 8 which are mounted around the thermal insulation layer 6 and which rest on rotating rollers 10 so as to be able to rotate the heating body. heats 4 around its longitudinal axis X-X at a speed typically between 0.1 and 40 revolutions per minute.
Bien entendu, d'autres mécanismes de mise en rotation du corps de chauffe pourraient être envisagés (moteur à engrenage, crémaillère, etc.). Of course, other mechanisms for rotating the heating body could be considered (gear motor, rack, etc.).
Les galets rotatifs 10 sont montés sur une plateforme 12 réglable en inclinaison par rapport à l'horizontale de l'angle 6 compris entre 0,1 et 10° de façon à réguler la vitesse d'avance du calcaire introduit dans le corps de chauffe 4. The rotating rollers 10 are mounted on a platform 12 adjustable in inclination relative to the horizontal of the angle 6 between 0.1 and 10° so as to regulate the speed of advance of the limestone introduced into the heating body 4 .
Le corps de chauffe peut également comprendre des pales de brassage afin de favoriser et de contrôler l'avance du calcaire dans le corps de chauffe et d'améliorer l'homogénéisation de la température du calcaire contenue dans le corps de chauffe. La disposition et la géométrie de ces pales de brassage peuvent être très variables et dépendent du matériau (poudre, granulat, siccité à l'entrée, etc.). Par exemple, les pales de brassage peuvent être disposées en tronçons dans le sens de l'axe longitudinal du four ou être inclinées par rapport à cet axe. Les longueurs peuvent être identiques pour toutes les pales ou variables. Le profil des pales peut être triangulaire, droit, incliné ou courbé par exemple. The heating body can also include stirring blades in order to promote and control the advance of the limestone in the heating body and to improve the homogenization of the temperature of the limestone contained in the heating body. The arrangement and geometry of these stirring blades can be very variable and depend on the material (powder, aggregate, dryness at the inlet, etc.). For example, the stirring blades can be arranged in sections in the direction of the longitudinal axis of the oven or be inclined relative to this axis. Lengths can be the same for all blades or variable. The profile of the blades can be triangular, straight, inclined or curved for example.
Ainsi, selon le procédé de l'invention, on contrôle la vitesse d'avance du calcaire dans le corps de chauffe. On assure également une homogénéité de température dans le calcaire contenu dans le corps de chauffe. Thus, according to the process of the invention, the speed of advance of the limestone in the heating body is controlled. We also ensure temperature homogeneity in the limestone contained in the heating body.
Le four 2 comprend également deux capots (ou flasques) fixes 14 qui sont montés sur chaque extrémité longitudinale du corps de chauffe avec interposition de joints annulaires de piégeage d'ondes 16. Ces capots 14 sont par exemple réalisés en acier réfractaire. Plus précisément, chaque capot 14 se compose d'un disque 14a venant obturer l'une des extrémités longitudinales du corps de chauffe et une collerette annulaire 14b venant recouvrir partiellement la couche d'isolation thermique 6 du corps de chauffe. The oven 2 also includes two fixed covers (or flanges) 14 which are mounted on each longitudinal end of the heating body with the interposition of annular wave trapping joints 16. These covers 14 are for example made of refractory steel. More precisely, each cover 14 consists of a disc 14a which closes one of the longitudinal ends of the heating body and an annular collar 14b which partially covers the thermal insulation layer 6 of the heating body.
Les joints de piégeage d'ondes 16 sont positionnés entre la collerette 14b de chaque capot 14 et la couche d'isolation thermique 6 du corps de chauffe. Ils permettent d'assurer une étanchéité aux micro-ondes entre les capots fixes et le corps de chauffe rotatif malgré les contraintes et dilatations thermiques. The wave trapping joints 16 are positioned between the flange 14b of each cover 14 and the thermal insulation layer 6 of the heating body. They ensure microwave tightness between the fixed covers and the rotating heating body despite thermal constraints and expansions.
Comme représenté sur la figure 5, chaque joint de piégeage d'ondes 16 comprend au moins une paire de disques 18 centrés sur l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe et fixés sur la collerette 14b du capot en s'étendant radialement vers la couche d'isolation thermique 6 du corps de chauffe. As shown in Figure 5, each wave trapping joint 16 comprises at least one pair of discs 18 centered on the longitudinal axis X-X of the heating body and fixed on the flange 14b of the cover extending radially towards the layer thermal insulation 6 of the heating body.
Les disques 18 sont réalisés en matériau conducteur électriquement et résistants thermiquement aux hautes températures (de l'ordre de 1200°C). Par exemple, ils peuvent être réalisés en acier réfractaire.The discs 18 are made of electrically conductive material and thermally resistant to high temperatures (of the order of 1200°C). For example, they can be made of refractory steel.
Par ailleurs, les disques 18 d'une même paire sont espacés longitudinalement l'un de l'autre de façon à former une rainure annulaire 20 ayant une profondeur p correspondant au quart de la longueur d'onde des micro-ondes émises par le guide d'ondes à un multiple de la longueur d'ondes près (c'est- à-dire : p = X/4 + k À avec X pour la longueur d'ondes et k un nombre entier). Furthermore, the discs 18 of the same pair are spaced longitudinally from each other so as to form an annular groove 20 having a depth p corresponding to a quarter of the wavelength of the microwaves emitted by the guide of waves to a multiple of the wavelength (that is to say: p = X/4 + k À with X for the wavelength and k an integer).
De préférence, chaque joint de piégeage d'ondes 16 comprend plusieurs paires de disques 18 (au nombre de cinq paires sur l'exemple de la figure 5) qui sont espacées longitudinalement les unes des autres d'une distance d correspondant au quart de la longueur d'onde des micro-ondes émises par le guide d'ondes à un multiple de la longueur d'ondes près (c'est-à-dire : d = X/4 + n À avec X pour la longueur d'ondes et n un nombre entier). Preferably, each wave trapping joint 16 comprises several pairs of discs 18 (five pairs in number in the example of Figure 5) which are spaced longitudinally from each other by a distance d corresponding to a quarter of the wavelength of the microwaves emitted by the waveguide to a multiple of the wavelength (that is to say: d = X/4 + n À with X for the wavelength and n an integer).
Cette géométrie particulière des joints de piégeage d'ondes 16 permet d'annuler en grande partie toute onde qui passerait entre la collerette 14b du capot 14 et la couche d'isolation thermique 6 du corps de chauffe. En effet, une partie de l'onde incidente passe directement le long de la couche d'isolation thermique (selon une direction longitudinale) et une autre partie s'introduit dans l'une des paires de disques 18. La longueur parcourue (selon une direction radiale) par cette partie d'onde dans la rainure 20 est telle qu'un aller-retour de l'onde permet d'obtenir un déphasage de X/2 par rapport à l'onde incidente, ce qui a pour effet d'annuler cette onde incidente. Le cumul de plusieurs paires de disques permet d'obtenir une fuite nulle. This particular geometry of the wave trapping joints 16 makes it possible to largely cancel any wave which would pass between the flange 14b of the cover 14 and the thermal insulation layer 6 of the heating body. Indeed, part of the incident wave passes directly along the thermal insulation layer (in a longitudinal direction) and another part enters one of the pairs of discs 18. The length traveled (in a longitudinal direction) radial direction) by this wave part in the groove 20 is such that a round trip of the wave makes it possible to obtain a phase shift of X/2 relative to the incident wave, which has the effect of cancel this incident wave. The accumulation of several pairs of disks makes it possible to obtain zero leakage.
De plus, l'espacement longitudinal d entre les paires de disques 18 représente un second type de piégeage d'ondes (dans le sens longitudinal). En effet, une partie de l'onde incidente s'échappant sous la première paire de disques rencontrée est reflétée par le disque de la paire suivante sur son trajet et revient vers la première paire de disques avec un déphasage de À/2. In addition, the longitudinal spacing d between the pairs of disks 18 represents a second type of wave trapping (in the longitudinal direction). Indeed, part of the incident wave escaping under the first pair of disks encountered is mirrored by the disk of the next pair on its path and returns to the first pair of disks with a phase shift of λ/2.
Comme représenté sur les figures 3 et 4, le four 2 comprend le guide d'ondes à fentes 22 qui est monté à l'intérieur du corps de chauffe 4 en s'étendant longitudinalement entre chaque extrémité de celui- ci. As shown in Figures 3 and 4, the oven 2 comprises the slotted waveguide 22 which is mounted inside the heating body 4 extending longitudinally between each end thereof.
Le guide d'ondes 22 est raccordé à une extrémité à un générateur de micro-ondes 24a, 24b (ou à plusieurs générateurs de micro-ondes) et traverse longitudinalement le corps de chauffe entre ses deux extrémités longitudinales. Il est conçu pour distribuer de façon régulée les micro-ondes tout le long du corps de chauffe directement sur le calcaire 26 à traiter. The waveguide 22 is connected at one end to a microwave generator 24a, 24b (or to several microwave generators) and passes longitudinally through the heating body between its two longitudinal ends. It is designed to distribute microwaves in a regulated manner all along the heating body directly onto the limestone 26 to be treated.
Typiquement, le générateur de micro-ondes 24a, 24b comprend un magnétron ayant une puissance unitaire pouvant varier entre lkW et 10MW, couplé à un générateur de fréquences pouvant varier de 200MHz à 4000MHz. Typically, the microwave generator 24a, 24b comprises a magnetron having a unit power which can vary between 1kW and 10MW, coupled to a frequency generator which can vary from 200MHz to 4000MHz.
Le guide d'ondes 22 peut être réalisé en un tronçon unique ou en plusieurs tronçons reliés l'un à l'autre, chaque tronçon étant raccordé à une extrémité à un générateur de micro-ondes. Ainsi, dans l'exemple de réalisation de la figure 3, le guide d'ondes 22 comprend deux tronçons 22a, 22b qui sont reliés l'un à l'autre et raccordés chacun à l'un des deux générateurs de micro-ondes 24a, 24b. The waveguide 22 can be made in a single section or in several sections connected to each other, each section being connected at one end to a microwave generator. Thus, in the exemplary embodiment of Figure 3, the waveguide 22 comprises two sections 22a, 22b which are connected to each other and each connected to one of the two microwave generators 24a , 24b.
De même, il est possible de prévoir une pluralité de guides d'ondes qui sont montés à l'intérieur du corps de chauffe et qui s'étendent parallèlement les uns aux autres en chaque extrémité du corps de chauffe, chacun de ces guides d'ondes pouvant être réalisé en une ou plusieurs tronçons. Likewise, it is possible to provide a plurality of wave guides which are mounted inside the heating body and which extend parallel to each other at each end of the heating body, each of these guides waves that can be produced in one or more sections.
Par ailleurs, le guide d'ondes 22 est de préférence enveloppé d'un isolant thermique 28 qui est transparent aux micro-ondes générées par le générateur d'ondes. Par exemple, cet isolant thermique est constitué de fibres de silice et d'alumine ou de quartz. Furthermore, the waveguide 22 is preferably enveloped in a thermal insulator 28 which is transparent to the microwaves generated by the wave generator. For example, this thermal insulator is made of silica and alumina or quartz fibers.
Le guide d'ondes 22 peut également être isolé des poussières par des fenêtres de protection 30 (voir la figure 4) qui sont transparentes aux micro-ondes générées par le générateur d'ondes et résistantes aux hautes-températures. Ces fenêtres de protection sont par exemple réalisées en quartz ou en céramique et présentent une épaisseur comprise entre 5 et 20mm. Elles peuvent être fixées sur le guide d'ondes par l'intermédiaire de pattes ou tout autre système de fixation. The waveguide 22 can also be isolated from dust by protective windows 30 (see Figure 4) which are transparent to microwaves generated by the wave generator and resistant to high temperatures. These protective windows are for example made of quartz or ceramic and have a thickness of between 5 and 20mm. They can be fixed to the waveguide using tabs or any other fixing system.
Alternativement, ou de façon complémentaire aux fenêtres de protection, le guide d'ondes peut être mis en légère surpression (par rapport à l'intérieur du corps de chauffe) par injection d'air à l'une de ses extrémités longitudinales de façon à limiter les entrées de poussière. Alternativement encore, il peut être prévu un système de nettoyage des poussières comprenant un cylindre perforé placé sur une face supérieure du guide d'ondes. Les phases de nettoyage sont assurées par injection d'air pulsé. Alternatively, or in addition to the protective windows, the waveguide can be placed under slight overpressure (relative to the interior of the heating body) by injecting air into one of its longitudinal ends so as to limit dust entry. Alternatively, a dust cleaning system may be provided comprising a perforated cylinder placed on an upper face of the waveguide. The cleaning phases are carried out by injection of pulsed air.
De plus, comme représenté sur la figure 6, chaque guide d'ondes 22 comprend une pluralité de fentes 32 qui sont positionnées en regard du calcaire 26 introduite dans le corps de chauffe. Furthermore, as shown in Figure 6, each waveguide 22 comprises a plurality of slots 32 which are positioned facing the limestone 26 introduced into the heating body.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 6, les fentes 32 du guide d'ondes ont une forme sensiblement de rectangle dont la longueur est alignée avec l'axe longitudinal A du guide d'ondes. De plus, les fentes 32 de cet exemple de réalisation sont disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal A du guide d'ondes. In the exemplary embodiment of Figure 6, the slots 32 of the waveguide have a substantially rectangular shape whose length is aligned with the longitudinal axis A of the waveguide. In addition, the slots 32 of this exemplary embodiment are arranged on either side of the longitudinal axis A of the waveguide.
De manière générale, la disposition et la géométrie des fentes 32 du guide d'ondes sont conçues d'une part pour être compatibles avec la fréquence de micro-ondes utilisées, et d'autre part pour que la chauffe du calcaire soit réalisée de façon optimale avec une ou plusieurs zones spécifiques de chauffe en fonction du profil de température souhaité. In general, the arrangement and geometry of the slots 32 of the wave guide are designed on the one hand to be compatible with the frequency of microwaves used, and on the other hand so that the heating of the limestone is carried out in a manner optimal with one or more specific heating zones depending on the desired temperature profile.
Par exemple, il est possible de prévoir une zone amont de montée en température et une zone aval de maintien à une température cible. Dans cet exemple, dans la zone amont de montée en température (voir la figure 6), les fentes 32 du guide d'ondes sont par exemple espacées, d'une part longitudinalement les unes des autres d'une distance e correspondant à la moitié de la longueur d'onde des micro-ondes émises par le guide d'ondes à un multiple de la longueur d'ondes près (c'est- à-dire : e = X/2 + m À avec X pour la longueur d'ondes et m un nombre entier), et d'autre part transversalement de l'axe longitudinal A du guide d'ondes d'une distance h. For example, it is possible to provide an upstream temperature rise zone and a downstream zone to maintain a target temperature. In this example, in the upstream temperature rise zone (see Figure 6), the slots 32 of the waveguide are for example spaced, on the one hand longitudinally from each other by a distance e corresponding to half of the wavelength of the microwaves emitted by the waveguide to a multiple of the wavelength (that is to say: e = X/2 + m À with X for the length d 'waves and m an integer), and on the other hand transversely of the longitudinal axis A of the waveguide by a distance h.
Toujours dans cet exemple à deux zones spécifiques de chauffe, les fentes du guide d'ondes correspondant à la zone aval de maintien en température (non représentée sur les figures) sont espacées longitudinalement les unes des autres d'une distance différente de la distance e, et/ou transversalement de l'axe longitudinal A du guide d'ondes d'une distance différente de la distance h.Still in this example with two specific heating zones, the slots of the waveguide corresponding to the downstream temperature maintenance zone (not shown in the figures) are spaced longitudinally from each other by a distance different from the distance e , and/or transversely of the longitudinal axis A of the waveguide by a distance different from the distance h.
Par ailleurs, la fente 32a qui est la plus en aval du guide d'ondes est située à une distance f de l'extrémité aval F du guide d'ondes qui est égale au quart de la longueur d'onde des micro-ondes émises par le guide d'ondes à un multiple de la longueur d'ondes près (c'est-à-dire : f = X/4 + p À avec X pour la longueur d'ondes et p un nombre entier). Furthermore, the slot 32a which is the most downstream of the waveguide is located at a distance f from the downstream end F of the waveguide which is equal to a quarter of the wavelength of the microwaves emitted by the waveguide to a multiple of the wavelength (that is to say: f = X/4 + p À with X for the wavelength and p an integer).
De manière similaire, la fente 32b qui est la plus en amont du guide d'ondes est située à une distance g de l'extrémité amont F' du guide d'ondes qui est égale à la moitié de la longueur d'onde des microondes émises par le guide d'ondes à un multiple de la longueur d'ondes près (c'est-à-dire : g = X/2 + q X avec X pour la longueur d'ondes et q un nombre entier). Le four 2 utilisé dans le procédé selon l'invention comprend également le système d'alimentation 34 en calcaire qui traverse le capot amont 14 et qui débouche dans le corps de chauffe 4 à la première extrémité longitudinale (ou extrémité amont) de celui-ci. Similarly, the slot 32b which is most upstream of the waveguide is located at a distance g from the upstream end F' of the waveguide which is equal to half the wavelength of the microwaves emitted by the waveguide to a multiple of the wavelength (that is to say: g = X/2 + q X with X for the wavelength and q an integer). The oven 2 used in the process according to the invention also comprises the limestone supply system 34 which passes through the upstream cover 14 and which opens into the heating body 4 at the first longitudinal end (or upstream end) thereof .
Alternativement, l'alimentation peut être réalisée par gravité au moyen de tubes dont le diamètre et la longueur sont déterminés pour ne pas présenter de fuites d'ondes. Alternatively, the supply can be carried out by gravity using tubes whose diameter and length are determined so as not to present wave leaks.
Pour des produits sous forme de poudres, on choisira un système d'alimentation par une vanne de type vanne écluse métallique permettant de réguler le débit, d'éviter les fuites micro-ondes et d'éviter la mise à l'air du corps de chauffe. For products in the form of powders, we will choose a supply system using a metal sluice valve type valve making it possible to regulate the flow rate, avoid microwave leaks and prevent the body from being exposed to air. heated.
Pour des produits granulaires de granulométrie plus importante, on choisira de préférence d'alimenter le four par saccades via un sas d'entrée pouvant être réalisé par deux vannes guillotines consécutives. Ce sas d'entrée permet de garantir une étanchéité aux ondes et à l'air. For granular products of larger particle size, we will preferably choose to feed the oven in jerks via an inlet airlock which can be created by two consecutive guillotine valves. This entrance airlock guarantees airtightness against waves and air.
De même, le four comprend le système d'évacuation 36 de la chaux vive qui traverse le capot aval 14 et qui s'ouvre dans le corps de chauffe 4 à une deuxième extrémité longitudinale (ou extrémité aval) de celui-ci opposée à la première extrémité longitudinale. Ce système d'évacuation 36 peut être couplé à une vanne de régulation de débit 38 et à une sonde 40 de mesure de la température à l'intérieur du corps de chauffe. Likewise, the oven includes the quicklime evacuation system 36 which passes through the downstream cover 14 and which opens into the heating body 4 at a second longitudinal end (or downstream end) of the latter opposite the first longitudinal end. This evacuation system 36 can be coupled to a flow control valve 38 and to a probe 40 for measuring the temperature inside the heating body.
Le four 2 comprend encore le dispositif d'évacuation des gaz 42 qui comprend ici un tube d'évacuation de fumées. Ce tube peut également être utilisé pour l'injection de gaz à l'intérieur du corps de chauffe.The oven 2 also includes the gas evacuation device 42 which here includes a smoke evacuation tube. This tube can also be used for the injection of gas inside the heating body.
En liaison avec les figures 7 à 9, on décrira maintenant différentes configurations possibles pour la réalisation du corps de chauffe du four. In conjunction with Figures 7 to 9, we will now describe different possible configurations for producing the heating body of the oven.
Dans le mode de réalisation de la figure 7, le corps de chauffe 4-1 comprend notamment un tube interne 44 qui est composé d'une pluralité de plaques angulaires 46 réalisées en acier réfractaire et réparties angulairement autour de l'axe longitudinal X-X du corps de chauffe. In the embodiment of Figure 7, the heating body 4-1 comprises in particular an internal tube 44 which is composed of a plurality of angular plates 46 made of refractory steel and distributed angularly around the longitudinal axis X-X of the body heating.
Les plaques 46 se chevauchent deux à deux dans le sens circonférentiel, chaque plaque étant apte à glisser tangentiellement sur les deux plaques qui lui sont directement adjacentes afin de permettre au tube interne 44 de pouvoir absorber les dilatations thermiques. The plates 46 overlap two by two in the circumferential direction, each plate being able to slide tangentially on the two plates which are directly adjacent to it in order to allow the internal tube 44 to be able to absorb thermal expansions.
Le corps de chauffe 4-1 comprend également un tube externe 48 qui est disposé autour du tube interne 44 en lui étant coaxial. Des goujons 50 s'étendant selon des directions radiales permettent de relier le tube externe 48 aux plaques du tube interne 44. The heating body 4-1 also comprises an external tube 48 which is arranged around the internal tube 44 while being coaxial with it. Studs 50 extending in radial directions make it possible to connect the outer tube 48 to the plates of the inner tube 44.
Enfin, un isolant thermique 52 est positionné dans l'espace annulaire formé entre le tube interne 44 et le tube externe 48. Dans le mode de réalisation de la figure 8, le corps de chauffe 4-2 comprend un tube interne 54 qui est réalisé en acier réfractaire et qui est monobloc, ainsi qu'un tube externe 48 qui est disposé autour du tube interne en lui étant coaxial. Finally, a thermal insulator 52 is positioned in the annular space formed between the internal tube 44 and the external tube 48. In the embodiment of Figure 8, the heating body 4-2 comprises an internal tube 54 which is made of refractory steel and which is in one piece, as well as an external tube 48 which is arranged around the internal tube being coaxial.
De plus, une pluralité de lamelles ressorts 56 (ou bracons) s'étendant selon des directions tangentielles au tube interne viennent relier le tube externe 48 au tube interne 54. In addition, a plurality of leaf springs 56 (or struts) extending in directions tangential to the internal tube connect the external tube 48 to the internal tube 54.
Enfin, comme pour le précédent mode de réalisation, un isolant thermique 52 est positionné dans l'espace annulaire formé entre le tube interne 54 et le tube externe 48. Finally, as for the previous embodiment, a thermal insulator 52 is positioned in the annular space formed between the internal tube 54 and the external tube 48.
Dans le mode de réalisation de la figure 9, le corps de chauffe 4-3 comprend un tube interne 58 qui est réalisé en acier réfractaire, monobloc et fendu longitudinalement pour lui permettre de se dilater dans le sens circonférentiel. A cet effet, le tube interne 58 présente une discontinuité 60, les deux extrémités angulaires du tube interne délimitant cette discontinuité étant reliées l'une à l'autre par une plaque 62 vissée sur le tube interne. In the embodiment of Figure 9, the heating body 4-3 comprises an internal tube 58 which is made of refractory steel, one-piece and split longitudinally to allow it to expand in the circumferential direction. For this purpose, the internal tube 58 has a discontinuity 60, the two angular ends of the internal tube delimiting this discontinuity being connected to each other by a plate 62 screwed onto the internal tube.
Le corps de chauffe 4-3 comprend également un tube externe 48 qui est disposé autour du tube interne 58 en lui étant coaxial, et un isolant thermique 52 positionné dans l'espace annulaire formé entre le tube interne et le tube externe. The heating body 4-3 also comprises an external tube 48 which is arranged around the internal tube 58 while being coaxial with it, and a thermal insulator 52 positioned in the annular space formed between the internal tube and the external tube.
Par ailleurs, de façon connue, le four rotatif comprend également des dispositifs (non représentés sur les figures) pour l'étanchéité aux gaz et pour l'isolation thermique entre le corps de chauffe et les capots fixes. Typiquement, ces dispositifs peuvent être des joints de tissu thermique. Furthermore, in known manner, the rotary oven also includes devices (not shown in the figures) for gas tightness and for thermal insulation between the heating body and the fixed covers. Typically, these devices may be thermal fabric seals.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés sur les différentes figures. The present invention is not limited to the embodiments described and represented in the various figures.

Claims

Revendications Procédé de production industrielle de chaux vive utilisant un four (2) à micro-ondes muni d'un corps de chauffe (4), d'au moins un générateur de micro-ondes (24a, 24b) et d'au moins un guide d'ondes (22) s'étendant suivant une direction longitudinale à l'intérieur du corps de chauffe (4), le procédé comportant les étapes suivantes : a) on introduit du calcaire à l'intérieur du corps de chauffe (4), b) on expose le calcaire introduit dans le corps de chauffe (4) aux micro-ondes émises par le générateur de micro-ondes (24a, 24b) et acheminées dans le corps de chauffe (4) par le guide d'ondes (22), de manière à produire la chaux vive, le guide d'ondes distribuant les micro-ondes directement sur le calcaire, c) on extrait du corps de chauffe (4) la chaux vive produite. Procédé selon la revendication 1, selon lequel, le corps de chauffe (4) du four à micro-ondes (2) s'étendant selon un axe longitudinal (X-X) entre deux extrémités longitudinales opposées,Claims Process for the industrial production of quicklime using a microwave oven (2) provided with a heating body (4), at least one microwave generator (24a, 24b) and at least one waveguide (22) extending in a longitudinal direction inside the heating body (4), the method comprising the following steps: a) limestone is introduced inside the heating body (4) , b) the limestone introduced into the heating body (4) is exposed to the microwaves emitted by the microwave generator (24a, 24b) and conveyed into the heating body (4) by the wave guide ( 22), so as to produce the quicklime, the waveguide distributing the microwaves directly to the limestone, c) the quicklime produced is extracted from the heating body (4). Method according to claim 1, according to which, the heating body (4) of the microwave oven (2) extending along a longitudinal axis (X-X) between two opposite longitudinal ends,
- le calcaire est introduit, à l'étape a), à une première des deux extrémités longitudinales du corps de chauffe (4), - the limestone is introduced, in step a), at a first of the two longitudinal ends of the heating body (4),
- à l'étape b) on fait avancer le calcaire et/ou la chaux vive contenus dans le corps de chauffe selon une direction parallèle à l'axe longitudinal (X-X) du corps de chauffe (4), de la première extrémité longitudinale vers une deuxième extrémité longitudinale - in step b) the limestone and/or quicklime contained in the heating body is advanced in a direction parallel to the longitudinal axis (X-X) of the heating body (4), from the first longitudinal end towards a second longitudinal end
- la chaux vive est extraite, à l'étape c), à la deuxième extrémité longitudinale du corps de chauffe. Procédé selon la revendication 2, selon lequel la production de la chaux vive est réalisée en continu. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, selon lequel - the quicklime is extracted, in step c), at the second longitudinal end of the heating body. Process according to claim 2, according to which the production of quicklime is carried out continuously. Method according to one of claims 2 and 3, according to which
- ledit guide d'ondes (22) comprenant un guide d'onde à fentes (32) monté à l'intérieur du corps de chauffe (4) et raccordé à l'une de ses extrémités (F, F') audit générateur de micro-ondes, le guide d'onde ayant des fentes positionnées en regard du calcaire, - said waveguide (22) comprising a slotted waveguide (32) mounted inside the heating body (4) and connected at one of its ends (F, F') to said generator microwave, the wave guide having slots positioned facing the limestone,
- à l'étape a), le calcaire est introduit dans le corps de chauffe (4) par un système d'alimentation (34) débouchant dans le corps de chauffe (4) à la première desdites deux extrémités longitudinales de celui-ci, - in step a), the limestone is introduced into the heating body (4) by a supply system (34) opening into the heating body (4) at the first of said two longitudinal ends thereof,
- à l'étape c), on extrait la chaux vive par un système d'évacuation(36) s'ouvrant dans le corps de chauffe (4) à la deuxième extrémité longitudinale de celui-ci, - in step c), the quicklime is extracted by an evacuation system (36) opening into the heating body (4) at the second longitudinal end thereof,
- au cours de l'étape b), on met en rotation ledit corps de chauffe (4) autour de son axe longitudinal (X-X), on incline l'axe longitudinal du corps de chauffe (4) par rapport à l'horizontale de façon à réguler la vitesse d'avance du calcaire dans le corps de chauffe (4). Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, selon lequel on piège les micro-ondes à l'intérieur du four (2) grâce à deux capots (14) fixes, chaque capot (14) étant monté sur l'une des extrémités longitudinales du corps de chauffe (4) avec interposition de joints annulaires de piégeage d'ondes (16). Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, selon lequel, à l'étape b), on évacue les gaz libérés lors du chauffage du calcaire par un dispositif d'évacuation des gaz (42) assurant une mise en dépression du corps de chauffe (4) du four (2) et/ou on injecte des gaz à l'intérieur du corps de chauffe (4). Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, selon lequel, - during step b), said heating body (4) is rotated around its axis longitudinal (XX), the longitudinal axis of the heating body (4) is inclined relative to the horizontal so as to regulate the speed of advance of the limestone in the heating body (4). Method according to one of claims 1 to 4, according to which the microwaves are trapped inside the oven (2) using two fixed covers (14), each cover (14) being mounted on one of the ends longitudinal of the heating body (4) with the interposition of annular wave trapping joints (16). Method according to one of claims 1 to 5, according to which, in step b), the gases released during the heating of the limestone are evacuated by a gas evacuation device (42) ensuring a depression of the body of heats (4) of the oven (2) and/or gases are injected inside the heating body (4). Method according to one of claims 1 to 6, according to which,
- le four (2) comportant deux générateurs de micro-ondes (24a, 24b) et deux guides d'ondes (22a, 22b) correspondants et - the oven (2) comprising two microwave generators (24a, 24b) and two corresponding wave guides (22a, 22b) and
- le corps de chauffe (4) du four (2) comportant une première partie du corps de chauffe (4) dans laquelle s'étend un premier desdits deux guides d'ondes (22a) associé à un premier desdits deux générateurs de micro-ondes (24a) et une deuxième partie du corps de chauffe (4) dans laquelle s'étend le deuxième guide d'ondes (22b) associé au deuxième générateur de micro-ondes (22b), à l'étape b), le calcaire traverse successivement la première partie du corps de chauffe (4) puis la deuxième partie du corps de chauffe (4), lesdites première et deuxième parties du corps de chauffe (4) présentant des profils de température différents. Procédé selon la revendication 7, selon lequel le premier générateur de micro-ondes (24a) et le premier guide d'ondes (22a) étant configurés de manière à produire une augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe (4) et le deuxième générateur de micro-ondes (24b) et le deuxième guide d'ondes (22b) étant configurés de manière à maintenir une température cible constante le long de la deuxième partie du corps de chauffe (4), à l'étape b) le calcaire est soumis à l'augmentation progressive de la température le long de la première partie du corps de chauffe (4) et maintenu à la température cible le long de la deuxième partie du corps de chauffe (4). Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, selon lequel à l'étape a), le calcaire introduit dans le corps de chauffe (4) est broyé et contient une proportion de carbonate de calcium variant entre 60% et 95%. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, selon lequel à l'étape b) on chauffe le calcaire à une température comprise entre 900 et 1200 degrés Celsius. Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on broie le calcaire avant son introduction dans le corps de chauffe (4). Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, selon lequel, avant son introduction dans le corps de chauffe (4), le calcaire est préchauffé dans un dispositif de préchauffage (110 ; 130). Procédé selon la revendication précédente, selon lequel les gaz libérés lors du chauffage du calcaire dans le four (2) sont recirculés vers le dispositif de préchauffage (110). Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, selon lequel, après l'étape c), la chaux vive est acheminée à travers un système de refroidissement (210) pour être refroidie. Procédé selon la revendication 14, selon lequel, avant son introduction dans le corps de chauffe (4), le calcaire est préchauffé dans un dispositif de préchauffage (110) et selon lequel la chaleur de la chaux vive récupérée par le système de refroidissement (210) est réutilisée par le dispositif de préchauffage (110). Procédé selon la revendication 15, selon lequel, avant l'étape a), le calcaire est préchauffé par acheminement à travers un dispositif de traitement thermique à énergie fossile (185). Procédé selon la revendication précédente, selon lequel, avant son préchauffage dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile, on effectue un autre préchauffage dans un dispositif de préchauffage (110 ;130) différent du dispositif de traitement thermique à énergie fossile (185), et selon lequel les gaz chauffés dans le dispositif de traitement thermique à énergie fossile (185) et/ou dans le four (2) sont recirculés vers le dispositif de préchauffage (110 ; 130). Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel, le corps de chauffe (4) étant muni intérieurement de pales de brassage qui s'étendent de manière inclinée par rapport à l'axe longitudinal du corps de chauffe et sont solidaires en rotation avec celui-ci, à l'étape b), on met en rotation les pales de brassage avec le corps de chauffe (4) tout en inclinant l'axe longitudinal de celui-ci pour faire avancer le calcaire et/ou la chaux vive contenus dans le corps de chauffe (4) Procédé selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on chauffe le calcaire sans produire de dioxyde de carbone autre que celui produit par la réaction de décarbonatation du calcaire. - the heating body (4) of the oven (2) comprising a first part of the heating body (4) in which extends a first of said two waveguides (22a) associated with a first of said two micro-generators waves (24a) and a second part of the heating body (4) in which extends the second wave guide (22b) associated with the second microwave generator (22b), in step b), the limestone successively passes through the first part of the heating body (4) then the second part of the heating body (4), said first and second parts of the heating body (4) having different temperature profiles. Method according to claim 7, according to which the first microwave generator (24a) and the first waveguide (22a) are configured so as to produce a progressive increase in temperature along the first part of the heating body (4) and the second microwave generator (24b) and the second waveguide (22b) being configured so as to maintain a constant target temperature along the second part of the heating body (4), at step b) the limestone is subjected to the gradual increase in temperature along the first part of the heating body (4) and maintained at the target temperature along the second part of the heating body (4). Method according to one of claims 1 to 8, according to which in step a), the limestone introduced into the heating body (4) is crushed and contains a proportion of calcium carbonate varying between 60% and 95%. Method according to one of claims 1 to 9, according to which in step b) the limestone is heated to a temperature between 900 and 1200 degrees Celsius. Method according to one of the preceding claims, according to which the limestone is crushed before its introduction into the heating body (4). Method according to one of claims 1 to 11, according to which, before its introduction into the heating body (4), the limestone is preheated in a preheating device (110; 130). Method according to the preceding claim, according to which the gases released during heating of the limestone in the oven (2) are recirculated towards the preheating device (110). Method according to one of claims 1 to 13, according to which, after step c), the quicklime is conveyed through a cooling system (210) to be cooled. Method according to claim 14, according to which, before its introduction into the heating body (4), the limestone is preheated in a preheating device (110) and according to which the heat of the quicklime recovered by the cooling system (210 ) is reused by the preheating device (110). A method according to claim 15, wherein, before step a), the limestone is preheated by conveying it through a fossil fuel heat treatment device (185). Method according to the preceding claim, according to which, before preheating in the fossil energy heat treatment device, another preheating is carried out in a preheating device (110; 130) different from the fossil energy heat treatment device (185), and according to which the gases heated in the fossil fuel heat treatment device (185) and/or in the oven (2) are recirculated to the preheating device (110; 130). Method according to one of the preceding claims, according to which, the heating body (4) being provided internally with stirring blades which extend in an inclined manner relative to the longitudinal axis of the heating body and are integral in rotation with this, in step b), the stirring blades are rotated with the heating body (4) while tilting the longitudinal axis of the latter to advance the limestone and/or quicklime contained in the heating body (4) Method according to one of the preceding claims, according to which the limestone is heated without producing carbon dioxide other than that produced by the decarbonation reaction of the limestone.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102519247A (en) 2011-12-20 2012-06-27 湖南省中晟热能科技有限公司 Microwave heating high temperature rotary kiln
CN102745914A (en) 2012-07-03 2012-10-24 江苏永钢集团有限公司 Roasting process for active lime in rotary kiln

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