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Molecule
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water
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silicate
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resi
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Gene Or Protein
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Etre
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Est-a
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DANS
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Kst
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Dus
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Tre
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Bou
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Physical
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10 percent
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de 3 percent
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7 percent
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12-15 percent
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3 percent
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30 percent
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35 percent
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20 percent
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25-millimetres
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15 percent
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de 30 percent
(1)
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de 12 percent
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8 percent
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25 mm
(1)
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de 10 percent
(1)
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Polymer
(1/ 7)
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RAYON
(7)
[35][_]
Generic
(1/ 6)
[36][_]
carbonates
(6)
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Organism
(1/ 1)
[38][_]
alca
(1)
[39][_]
Chemical Role
(1/ 1)
[40][_]
malodorants
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510985A1
Family ID 7981965
Probable Assignee Lafarge Conseils
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title PROCEDE POUR L'OBTENTION DE CIMENT, AVEC BOULETAGE DE CRU DE
CIMENTERIE ET BOULETS OU AGGLOMERES MIS EN OEUVRE DANS CE PROCEDE
EN Title HYDRAULIC CEMENT PRODN. - INCLUDING PREPN. OF AGGLOMERATE OF
PRECURSORS PRIOR TO CLINKERING
Abstract
_________________________________________________________________
PROCEDE POUR L'OBTENTION DE CIMENT, AVEC BOULETAGE DE CRU DE
CIMENTERIE ET BOULETS OU AGGLOMERES MIS EN OEUVRE DANS CE PROCEDE.
ON PREPARE PAR BROYAGE UNE FARINE AVEC LA MATIERE PREMIERE, ON
AGGLOMERE CETTE FARINE EN LA LIANT AVEC DE L'water, PUIS ON LA SOUMET
A UN TRAITEMENT DE CHAUFFAGE JUSQU'A CLINKERISATION, LA water UTILISEE
POUR LIER LA FARINE EST COMPRISE ENTRE ENVIRON 3 ET 10 EN POIDS DE
L'AGGLOMERE OBTENU. LES BOULETS OU AGGLOMERES MIS EN OEUVRE PRESENTENT
UNE COUCHE SUPERFICIELLE D'EPAISSEUR EGALE AU MOINS A 120 ENVIRON DU
RAYON MOYEN DE L'AGGLOMERE, DANS LAQUELLE COUCHE LA TENEUR EN water
EST INFERIEURE A 3 ENVIRON.
In a method of preparing cement, in which precursors are ground to a
flour which is then agglomerated with water then heated to form a
clinker, the amt. of water utilised to bind the flour is 3-10 (5-8) wt
percent of the agglomerate obtd. A press is utilised to effect the
agglomeration by pressure, esp. a press of the type consisting of two
parallel identical rollers, provided with cavities and turning in
synchronism. By using less water than in prior art energy required to
remove the water subsequently is reduced.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention est relative a la fabrication de ciment.
Actuellement, pour produire du ciment on part d'une ma tiere premiere
qui est tres generalement un melange de roches calcaires et argileuses
broyees finement.
On soumet ce melange a une preparation qu'on va decrire ensuite, puis
on la chauffe progressivement Jusqu'a une temperature pouvant
atteindre environ 15000C. Au moins la fin de ce traitement a lieu dans
un four tournant. Au cours du chauffage, l'water qui existe dans la
matiere preparee est d'abord evaporee. L'water dite "libre",
c'est-a-dire l'water de preparation de la pate en voie humide, de
granulation en voie semi-seche ou simplement d'adsorption en voie
seche, s'evapore la premiere a 1000C.Puis l'water combinee dans la
constitution des argiles est evaporee et ne disparut completement que
vers 500 a 6O00C. Au cours du-chauffage, on aura donc le depart de
l'water libre vers 100oye (c'est le sechage des matieres premieres),
puis celui de l'water combinee qui s'etale sur des plages de
temperature variables en fonction des argiles qui entrent dans la
constitution du cru.
On admet qu'a 6000C il n'y a plus d'water combinee ou seulement des
traces negligeables. Ensuite, au cours du chauffage, les carbonates
sont decomposes vers 9000C, et enfin les reactions chimiques qui
correspondent a ce qu'on appelle la clinkerisation interviennent
jusqu'a la temperature de 1400 ou 15000C.
Un mourant de gaz chauds continu (ou plusieurs courants de gaz
successifs), circule a contre-courant des matieres a traiter et amene
celles-ci aux temperatures voulues. De la chaleur est fournie aux gaz
essentiellement par un bruleur situe vers la sortie du four tournant,
et cette chaleur est transmise par obtenu les gaz aux matieres a
traiter. Lefelinker kst ensuite refroidi.
La preparation des matieres premieres se fait suivant plusieurs
methodes
- dans la "voie humide", on prepare une suspension pateu se de
matieres premieres avec environ 30 percent A 35 percent d'water.
- dans la "voie semi-humide", on expulse mecaniquement une partie de
l'water de la suspension, avant le traitement thermique. Par
filtration et boudinage, on abaisse la teneur en water a 20 percent.
- dans la "voieseml-seche", on broie les matieres premieres pour
former une "farine", ce broyage ayant lieu a sec, c'est-a-dire apres
un sechage prealable des matieres premieres qui comprennent
usuellement 4 a 7 percent d'water. La farine, qui ne contient pas
d'water est ensuite faconnee en granules, de diametre de l'ordre de 5
a 25-millimetres, avec addition de 12 a 15 percent d'water. Les
granules sont ensu-ite seches par les gaz chauds sur une grille type
grille "Lepol" avant d'etre introduits dans le four tournant. Les
granules peuvent aussi etre seches dans la partie amont, munie
d'echangeurs,des fours rotatifs (fours longs a granules).
- dans la "voie seche", on prepare une farine de la meme maniere que
ci-dessus, puis on l'echauffe par contact avec les gaz chauds dans des
installations de cyclones, ou "tours" successifs Jusqu'au voisinage de
la temperature de decomposition des carbonates ou un peu au-dela, puis
on l'introduit dans le four.
Les etudes thermiques ont montre que trois conditions commandent la
quantite de chaleur a fournir aux gaz pour que ceux-ci la transmettent
aux matieres a traiter de facon a obtenir les transformations desirees
1) la quantite de chaleur fournie par les gaz a la temperature
maximale doit etre suffisante pour obtenir la clinkerisation,
2) la quantite de chaleur fournie par les gaz aux environs de 9000C
doit etre suffisante pour la decomposition des carbonates.
3) la quantite de chaleur fournie par les gaz aux environs de 100 C
doit etre suffisante pour l'evaporation de l'water libre.
On notera que la temperature des gaz doit etre a chaque fois
superieure d'environ 1000C a celle de la matiere a traiter.
On a etabli que, dans le cas de la voie humide, la water est telle que
c'est elle qui determine la quantite de chaleur totale a fournir aux
gaz, c'est-a-dire la puissance (ou consommation) du leur. Dans le cas
de la voie seche,c'est la proportion des carbonates qui determine la
puissance du bruleur. Dans le cas de la voie semi-seche, la
determination faite a partir de la teneur en water des granules ou a
partir de la proportion de carbonates aboutit sensiblement a la meme
puissance de bruleur.On aboutit donc au resultat que, si a partir de
la voie humide on diminue la teneur en water de la matiere premiere
entre 30 et 12-15 percent, on diminue en meme temps la puissance et la
consommation du bruleur, mais qu'en dessous de cette teneur en water,
la puissance et la consommation du bruleur ne varient plus,
puisqu'elles sont commandees par la proportion de carbonates.
Dans le cas de la voie seche, les gaz chauds sont surabondants en
dessous de la zone des 9000C, puisqu'il n'y a pas d'water a evaporer
et qu'ils servent seulement a augmenter la temperature des matieres
premieres. I1 est malheureusement difficile de recuperer cette chaleur
en exces. En particulier on ne peut prelever une partie du debit de
gaz chaud pour d'autres usages, car un debit de gaz important est
necessaire pour maintenir la farine en suspension dans les cyclones.
En fait, les gaz sortant des cyclones, et dont la temperature a ete
abaissee jusque vers 3 400 C, doivent encore etre depoussieres, apres
quoi ils sont envoyes a la cheminee. En theorie, un peu de chaleur
pourrait cependant etre recuperee, mais au prix d'investissements
tellemen couteux qu'aucun essai n'a ete tente dans cette voie.
Ainsi, non seulement la puissance et la consommation du bruleur ne
sont pas sensiblement ameliorees quand on passe de la voie semi-seche
a la voie seche, mais du fait de l'impossibilite pratique de recuperer
l'energie excedentaire due a l'absence d'ea le bilan energetique
global est sensiblement le meme.
Les chercheurs qui ont etudie la question jusqu'ici ont conclu de
cette situation que, s'il etait possible d'ameliorer le bilan
energetique global en abaissant la teneur en water de 30 percent a
12-15X, on arrivait ensuite aun palier sur le plan du bilan
energetique global si on cherchait a diminuer encore la teneur en
water. On dispose, aux deux exttemites de l'intervalle de O a 12-15
percent.des teneurs en water, d'appareillages simples et bien au
point; il paraissait donc inutile de pousser les recherches dans la
zone intermediaire, ou il se trouve que les appareillages sont plus
compliques.
Les recherches menees par les inventeurs ont abouti a renverser ce
prejuge defavorable.
Elles ont en effet abouti a la decouverte inat tendue que, d'une part
si on abaisse la teneur en water audessous de 12 percent Jusque vers
10 percent, la consommation du bruleur peut etre abaissee
correlativement et que d'autre part, avec des teneurs en water de
l'ordre de 3 a 10 percent moyennant des modalites particulieres, on
peut encore ameliorer le bilan energetique global grace a des
recuperations de chaleur obtenues au prix d'investissements peu
importants.
La presente invention fournit donc un procede pour l'obtention de
ciment, selon lequel on prepare par broyage une farine avec la matiere
premiere, on agglomere cette farine en la liant avec de l'water, puis
on la soumet a un traitement de chauffage jusqu'a clinkerisation,
procede qui presente la particularite que la water utilisee pour lier
la farine est comprise entre 3 et 10 percent en poids de l'agglomere
obtenu, et de preference entre 5 et 8 percent en poids.
Selon une modalite preferee de l'invention, on utilise a la place-du
granulateur classique une presse a agglomerer dans laquelle le melange
de farine et d'water est mis en forme par action de la pression.
Une telle presse est formee typiquement de deux rouleaux paralleles
identiques pourvus d'alveoles. Ces rouleaux tournent en synchronisme,
leurs alveoles venant en correspondance. La matiere est comprimee sous
une forte pression l'interieur de ces alveoles et sort de l'appareil
sous forme d'un boulet de forme arrondie.
De telles presses a agglomerer (ou "a bouleter"), sont connues et
utilisees depuis longtemps, par exemple pour agglomerer des fines de
charbon ou de minerais divers. Elles exigent, pour fonctionner, que la
matiere a agglomerer soit melangee avec un liant. Celui-ci est souvent
du brai de houille chauffe a sa temperature de ramollissement, mais
d'autres liants sont aussi utilises, par exemple des solutions
aqueuses de produits cellulosiques ou de silicate de soudsilicate.
I1 aurait pu sembler evident d'utiliser de telles presses dans
l'industrie cimentiere, mais, jusqu'ici,, cela n'a pas ete fait pour
diverses raisons. Les tonnages importants utilises dans l'industire
cimentiere font obstacle a L'remploi de liants couteux et les liants
les moins chers utilises dans les autres industries sont deja d'un
prix re lativement eleve. En outre, les produits organiques, lors du
chauffage ulterieur, conduisent a la formation de resi dus goudronneux
et/ou malodorants alors que le silicate de soudsilicate est a
proscrire en raison de l'effet nocif des alca lins.
I1 est donc interdit, en pratique, d'utiliser au tre chose que l'water
comme liant. On a constate, en fait, qu'il est possible d'obtenir dans
ces conditions des agglomeres utilisables ayant une teneur en water
descendant jus- qu'a 6-7X environ, cette teneur pouvant encore etre
abaissee par l'emploi d'additifs si les problemes de court etdou de
pollution evoques plus haut le permettent.
Les agglomeres obtenus sont, de preference, traites dans une
installation de sechage, chauffage et eventuellement
pre-decarbonatation, comprenant une grille ou dans des procedes type
four long a granules. Cette installation est du type classique, avec
neanmoins quelques modifications qui seront indiquees plus loin.
Un probleme apparait cependant avec ces agglomeres, au moins dans
certains cas, et notamment lorsqu'ils sont obtenus avec de l'water
pure en proportion relativement faible. Ces agglomeres sont parfois
tres fragiles et il arrive qu'ils. se deteriorent pendant leur
transport en direction de la chaine.
En theorie, on pourrait prevoir des installations de manutention ne
comportant qu'un minimum d'occasions de chocs, mais dans ce cas, il
est tres difficile industriellement de se passer d'une tremie de
stockage-tampon a chargement par le haut, toutes les autres solutions
etant beaucoup plus exigeantes en court et en encombrement.
Pour empecher que les agglomeres ne soient brises lors de leur
transport vers J-a grille, il a ete mis au point un complement de
procede qui consiste a soumettre les agglo meres, sitot leur sortie de
presse, a l'action de gaz chauds, pendant un temps suffisant pour
former une couche su'?erfi- cielle sechee et durcie d'epaisseur au
moins egale a -i20 environ du rayon moyen de l'agglomere, cette couche
ayant une teneur en water inferieure a environ 3 percent. Le
transporteur qui recoit les agglomeres a leur sortie de presse est du.
type convoyeur a ban-de souple, et il peut recevoir sans les
endommager les agglomeres.Ceux-ci une fois durcis superficiellement,
peuvent tomber sans risque sur la grille; celle-ci est necessairement
metallique en raison des temperatures elevees qu ' elle doit
supporter.
Il n'est pas necessaire que le sechage soit complet, il suffit que la
couche superficielle durcie soit suffisante pour eviter que les
agglomeres ne se brisent au cours des manipulations et stockage qui
suivent. En fait, une epaisseurde couche durcie inferieure a 1/5
environ du rayon moyen s'est revelee generalement suffisante.
Un sechage plus pousse n'est pas avantageux, car il exige une bande
souple plus longue, or celle-ci est couteuse. Il exige aussi des
temperatures plus elevees depassant 1400C par exemple, -ce qui reduit
la duree de vie de la bande souple.
La chaleur necessaire au durcissement superficiel peut etre fournie
par exemple, par une derivation des gaz chauds sortant de la grille,,
ou bien par des chaleurs perdues de l'usine.
Le durcissement superficiel peut etre obtenu par d'autres methodes que
le sechage: reactions chimiques, po lymerisation, etc... Ces methodes
couteuses, qui exigent d'autres liants que l'water pure ne conviennent
que dans des cas tres particuliers, ou le gaz pour le sechage fait
defaut.
Les agglomeres, qu'ils aient ou non ete durcis superficiellement apres
formage, presentent des particularites interessantes qui les
distinguent des granules formes dans un granulateur du type usuel dans
les installations operant par voie semi-seche.
D'une part, leur forme et leurs dimensions sont definies avec
precision et sont invariables. En particulier, si les alveoles sont
identiques entre elles, ce qui est le cas normal, les agglomeres sont
identiques entre eux, a la fois en forme et en taille.
D'autre part, on a constate que ces agglomeres presentent une
resistance remarquable aux chocs thermiques, c'esta-dire qu'on peut
les mettre directement en contact avec des gaz a 9000e, par exemple,
sans qu'ils eclatent. Cela n'est pas le cas avec les granules de type
courant, et est sans doute en liaison avec leur teneur en water plus
faible.
Ces deux proprietes, ainsi que la teneur en water plus faible, ont des
consequences sur l'installation de sechage,chauffage et
decarbonatation, comportant une grille, qui fait suite au poste de
formation des agglomeres et precede le four tournant sur le trajet des
matieres premieres. Elles ont egalement des consequences sur la
structure d'ensemble de l'usine.
Selon la technique classique de la voie semi-seche, d'une part l'water
introduite pour former les granules doit etre evacuee par evaporation,
et cela consomme la majeure partie de la chaleur sensible des gaz qui
sortent du four tournant, et d'autre part les appareillages utilises
actuellement pour former les granules debitent ceux-ci avec une
granulometrie peu homogene, de 5 a 25 mm de diametre ou plus et une
forme relative ment irreguliere. De ce fait, la couche de granules sur
la grille doit etre relativement mince, pour eviter une perte de
charge trop importante sur le trajet des gaz chauds, et les dimensions
de la grille doivent etre importantes, ce qui a une influence sur les
pertes thermiques. En outre, du fait de la faible resistance des
granules aux chocs thermiques, l'installation comprend normalement
deux chambres traversees par la grille Lepol.Dans la premiere, les
granules froids sont mis en contact avec des gaz partiellement
refroidis, a une temperature de l'ordre de 4000C, et dans la seconde,
les granules, ayant perdu leur water, sont mis en contact avec des gaz
chauds, a 9000C environ pour leur chauffage et leur
pre-decarbonatation,
Les agglomeres prepares selon l'invention presentent l'avantage d'une
dimension et d'une forme prati- quement constantes,, d'ou des pertes
de charge reduites de pres de moitie lorsque le flux de gaz traverse
une couche d'epaisseur egale. Il est donc possible d'operer avec des
couches d'agglomeres bien plus epaisses, et de reduire les dimensions
de la grille et de l'enceinte qui 11 entoure.
En outre, la water a evaporer etant reduite a peu pres de moitie, la
longueur de la grille peut encore une fois etre reduite du fait d'un
echauffement plus rapide des agglomeres.
Ces differents facteurs font qu'une grille de memes dimensions peut
fournir'une production augmentee de 10 percent et plus.
Une autre modification importante de la structure de l'usine de
production de ciment resulte du fait qu'on a pu operer avec des
teneurs en water dans les agglomeres reduites dans une proportion qui
peut atteindre la moitie, sans toutefois etre astreint a utiliser la
technique des cyclones,, qui caracterise la voie seche et presente
l'inconvenient d'exiger des debits importants de gaz et de les rendre
tres poussiereux en sortie.
Le procede de l'invention ne presente pas ces inconvenients. Comme on
l'a dit plus haut, il permet d'obtenir une reduction appreciable de la
puissance et de la consommation du bruleur situe en sortie du four
tournant, cependant la chaleur vehiculee par les gaz, apres qu'ils ont
servi a la decarbonatation, est generalement tres surabondante. Il est
possible de la recuperer soit en utilisant les gaz apres qu'ils ont
traverse toute l'installation de la grille, mettant ainsi a profit le
fait que les agglomeres forment tres peu de poussieres, si bien que
les gaz sont aisement reutilisables pour mettre a profit la chaleur
sensible qu'ils ont encore, ainsi que le fait qu'ils sont moins
charges de vapeur d'water que dans une installation semi-seche, ou
bien en prelevant une partie des gaz soit a l'entrez soit a un point
intermediaire de la grille.
Dans une application interessante de l'invention, au moins une partie
des gaz chauds est envoyee au poste de preparation de la farine. Dans
ce poste, les matieres premieres brutes en morceaux, ayant
generalement une teneur en water de 4 a 7 percent qui provient de leur
extraction en carriere, passent soit dans un secheur suivi-- d'un
broyeur a bou lets, soit dans un secheur-broyeur. Dans les deux cas,
la farine sort broyee avec une teneur en humidite negligeable. La
chaleur necessaire au sechage de la matiere premiere brute est
generalement fournie par un bruleur auxiliaire independant de celui du
four.
L'utilisation, au moins partielle, de gaz chauds pour le sechage de la
matiere premiere brute permet de redimer des economies appreciables
sur le bilan thermique de l'ensemble de l'usine.
Un avantage de ce mode de recuperation de la chaleur des gaz est que
les poussieres qu'ils pourraient transporter sont automatiquement
recyclees au moins en partie.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1, Procede pour l'obtention de ciment, selon lequel on prepare par
broyage une farine avec la matiere premiere, on agglomere cette farine
en la liant avec de l'water, puis on la soumet a un traitement de
chauffage jusqu'a clinkerisation, caracterise en ce que la water
utilisee pour lier la farine est comprise entre environ 3 et 10
percent en poids de l'agglomere obtenu,2. Procede selon la
revendication I, caracterise en ce que ladite water est comprise entre
environ 5 et 8S en poids de l'agglomere obtenu.3. Procede selon l'une
des revendications 1 ou 2, caracterise en ce qu'on utilise une presse
a agglomerer dans laquelle le melange de farine et d'water est mis en
forme par action de la pression.4. Procede selon la revendication 3,
caracterise en ce que la presse est du type a deux rouleaux paralleles
identiques, pourvus d'alveoles et tournant en synchronisme.5. Procede
selon lune des revendications 1 a 4, caracterise en ce qu'apres avoir
forme les agglomeres, on les soumet a un durcissement superficiel.6.
Procede selon la revendication 5, caracterise en ce que le
durcissement est realise par un sechage qui abaisse a moins de 3
percent la teneur en water d'une couche superficielle d'epaisseur au
moins egale a 1/20 environ du rayon moyen de l'agglomere avant de les
transferer dans une installation de calcination separee.7. Procede
selon la revendication 6, caracterise en ce que ltepaisseur de la
couche superficielle a moins de 3 percent ne depasse pas 1/5 environ
du rayon moyen de l'agglomere.8. Procede selon l'une des
revendications 6 ou 7, caracterise en ce que le sechage des agglomeres
est opere a une temperature quine depasse pas 1400C.9. Procede selon
l'une des revendicatos 1 a 8, caracterise en ce qu'on soumet les
agglomeres tels que formes ou seulement apres durcissement
superficiel, directement a l'action de gaz a temperature superieure a
5000C. 10. Procede selon l'une des revendications 1 a 9, et selon
lequel on utilise le meme courant de gaz chauds pour assurer la
decarbonatation-et le s-echage des agglomeres, caracterise en ce qu'on
detourne une partie de ces gaz chauds qui sont surabondants pour
assurer le sechage, et qu'on utilise cette partie des gaz chauds pour
ameliorer le bilan energetique global de l'usine.11. Procede selon la
revendication 10, caracterise en ce qu'on utilise ladite partie des
gaz chauds detournee au sechage de la matiere premiere brute en vue de
sa transformation en farine.12. Boulets ou agglomeres mis enoeuvre
dans le procede selon l'une des revendications l a 11,, caracterises
en ce qu'ils presentent une couche superficielle d'epaisseur egale au
moins a 1/20 environ du rayon moyen de l'agglomere, dans laquelle
couche la teneur en water est inferieure a 3 percent environ.13.
Boulets ou agglomeres selon la revendication 12, caracterisesen ce que
l'epaisseur de la couche superficielle a moins de 3 percent ne depasse
pas 1/5 environ du rayon moyen de l'agglomere.
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