Technologies pour traitements thermiques dans l industrie minérale. ThyssenKrupp Industrial Solutions. Notre nouveau nom est.

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1 Notre nouveau nom est ThyssenKrupp Industrial Solutions Technologies pour traitements thermiques dans l industrie minérale tk Polysius

2 2 3 ThyssenKrupp Polysius Minéraux Technologies pour traitements thermiques Un des leaders mondiaux en matière d ingénierie d installations industrielles, ThyssenKrupp Polysius a l expérience et le savoir-faire pour fournir aux industries minérales, extractives et sidérurgiques, industries des réfractaires, de la chimie et de la chaux, des procédés, installations et configurations de systèmes à la fois innovants et éprouvés. ThyssenKrupp Polysius fournit des installations pour... Fort de son savoir-faire en matière de procédé et d installations, ThyssenKrupp Polysius est à l origine de concepts novateurs pour la préparation thermique des matières les plus diverses, offrant ainsi des solutions personnalisées de séchage, préchauffage, calcination, réduction, cuisson, frittage, refroidissement et pelletisation. Interlocuteur performant pour le développement et les études de projets, la conception, la fourniture, le montage et la mise en route d équipements ou de lignes de production complètes, sans oublier les reconversions, ThyssenKrupp Polysius propose également un large éventail de prestations de services. Une compétence technologique hors pair est à la base de notre succès. Elle constitue le socle indispensable au développement de solutions personnalisées, novatrices et fiables. Les clients du monde entier font confiance à cette capacité. Jour après jour, nos ingénieurs travaillent à la conception d équipements et procédés innovants, afin d utiliser les richesses naturelles de notre sous-sol qui ne cessent de se raréfier, le plus efficacement possible tout en valorisant les produits intermédiaires et résidus. La protection durable de l environnement et du climat est un des objectifs essentiels de l entreprise ThyssenKrupp Polysius. 4 la calcination de la chaux 4 la pré-réduction de minerai de nickel et de manganèse 4 la réduction directe de minerai de fer et de chrome 4 le traitement de matières premières secondaires minérales, de produits intermédiaires et de résidus 4 la calcination d aluminium, de bauxite, de magnésie, dolomie, oxyde de titane, de minerai de chrome, de soude, de phosphate etc. 4 le frittage de magnésie et de dolomie 4 la fabrication d argile expansé et de plâtre à plancher 4 l enrichissement de phosphate 4 l extraction de pétrole à partir de schistes bitumineux

3 Fours: four rotatif, préchauffeurs, four à étages four vertical haute température et Grande photo: Four rotatif en Allemagne destiné à transformer des poussières de filtre d aciéries électriques en concentrés de zinc. Photo 1, 2: Installation de séchage et de pré-réduction de minerai de nickel au Vénézuela. Photo 3: Préchauffeur à cylones DOPOL. Photo 4: Four vertical haute température avec chauffe au gaz pour la production de chaux à basse réactivité en Arabie Saoudite. Photo 5: Deux fours à étages (17 étages) pour la calcination de magnésie naturelle. Le four est l élément phare d une installation thermique: notre palette de produits comporte, outre cet élément, les ateliers amont et aval, la partie électrique et l instrumentation, ainsi que le montage et la mise en route. Après la définition des critères de dimensionnement en fonction des besoins du client, une installation personnalisée est configurée par le biais d essais de laboratoire, de simulations et de calculs. Sur mesure. Novatrice. Fiable. Four rotatif: la construction robuste et fiable, le faible besoin de ressources, la sécurité d exploitation et le faible coût spécifique d exploitation et d investissement font le succès de la technologie four de ThyssenKrupp Polysius. Le four rotatif sert à la cuisson, calcination, pré-réduction, au grillage, à la volatilisation et au frittage des matières les plus diverses. Equipé d une chauffe directe, il peut être conçu pour le procédé en voie humide ou en voie sèche. Pour maximiser la productivité et minimiser la consommation énergétique, il peut être combiné à différents types de préchauffeur, tel le préchauffeur à cyclones ou le préchauffeur vertical. Des fours de grand diamètre supportés par 2, 3, 4, voire plus de stations de roulement font partie de notre fourniture. Préchauffeur: Le profil de critères auquel les technologies de four rotatif doivent aujourd hui répondre est focalisé sur des grandes capacités de production pour un coût d investissement et d exploitation réduit. Les préchauffeurs/systèmes de précalcination sont donc des composants importants de lignes de four modernes. Selon la granulométrie de la matière, des préchauffeurs à cyclones ou des préchauffeurs verticaux à plusieurs étages sont utilisés. Thyssen- Krupp Polysius propose des concepts de préchauffage/précalcination adaptés aux différentes capacités de production, pour installations neuves ou reconverties. Les caractéristiques principales d un préchauffeur à cyclones sont: un besoin énergétique minimal grâce à une récupération importante de chaleur et une faible perte de charge, un rendement élevé dû au degré de séparation performant des cyclones et à une répartition régulière de la matière sur la section de la conduite de gaz, une grande fiabilité grâce à la robustesse de sa conception et de sa fabrication. Four à plusieurs étages: le four à plusieurs étages permet de traiter des matières de très fine granulométrie avec un profil de température réglé avec précision. Ce type de four a fait ses preuves pour: 4 la calcination de minéraux à application industrielle tels que la magnésie, la dolomie, le calcaire, l argile, 4 la calcination de concentrés de flottation et de gâteaux de filtration, provenant par exemple de la production synthétique de MgO, 4 le traitement thermique de minerais, minéraux et sables ou encore pour le traitement thermique de résidus. Four vertical haute température: Le four vertical haute température a été développé en étroite coopération avec l industrie des réfractaires pour le frittage de matières premières destinées aux applications réfractaires. Les principaux domaines d utilisation sont: 4 le frittage direct de magnésie, bauxite, chamotte, dolomie, 4 le frittage de matières auparavant calcinées selon un procédé en deux étapes, telles que magnésie, dolomie, alumine, magnésie spinelle et chromemagnésie spinelle entre autres. Dans ce type de four vertical les températures peuvent atteindre C. La flexibilité qu il apporte pour le réglage de plages et profils de température donnés et son excellent rendement thermique sont ses caractéristiques essentielles.

4 6 7 Le système POLCAL a été spécialement mis au point pour le traitement thermique courte durée de matières à fine granulométrie. Le procédé de mise en suspension dans les gaz est destiné aux matières d une granulométrie de 0 à 2 mm. Le POLCAL assure non seulement le préchauffage, mais aussi la calcination sans qu un équipement supplémentaire un four rotatif par exemple soit nécessaire. Combiné à une colonne flash de séchage, il traite des matières humides avec un très bon rendement énergétique. Installation de calcination de minerai de phosphate: le minerai est réduit et séché dans un concasseur avec colonne flash de séchage avant d être calciné dans l installation POLCAL. Le refroidissement se fait dans un échangeur avec matière en suspension dans l air de refroidissement sur plusieurs étages successifs. POLCAL L échangeur à suspension avec calcinateur pour matières fines Un ou plusieurs étages de cyclone peuvent en outre être utilisés pour le séchage consécutif. L air réchaufé est recyclé dans le procédé un autre atout pour le bilan énergétique. Grâce à la structure modulaire et à la diversité de la gamme de nos types de cyclone, la configuration de solutions individualisées est simple et rapide. Le gaz naturel, le fuel, le charbon et les gaz d exhaure dotés d un pouvoir calorifique sont des combustibles parfaitement adaptés. POLCAL aux Pays Bas pour la calcination de gypse de désulfuration.

5 8 9 Dans beaucoup d installations, le produit d un traitement thermique doit être refroidi avant de subir d autres opérations de transformation ou d être repris par un transporteur. Avec le refoidisseur rotatif, le refroidisseur vertical, la colonne flash de refroidissement, le refroidisseur à lit fluidisé et finalement le POLYTRACK le dernier né de la famille des refroidisseurs ThyssenKrupp Polysius offre un large choix de produits permettant d élaborer des solutions extrêmement cool pour les applications les plus diverses. Leur atout commun : la chaleur dissipée lors du refroidissement est récupérée au profit du traitement thermique, diminuant ainsi de façon considérable le besoin total en énergie. Le Fluo Solid Cooler un refroidisseur à lit fluidisé est spécialisé pour le refroidissement des matières les plus fines. Sécheur rotatif pour minerai de nickel, Brésil. Colonne flash de séchage d une installation de production de chaux en Australie. La colonne flash de refroidissement opère selon le même principe que la colonne de séchage. Dans la colonne, la matière chaude est mélangée intimement avec l air ambiant. L air réchauffé peut être utilisé dans d autres procédés (comme air secondaire dans le processus de cuisson par exemple). Même en installant plusieurs colonnes de refroidissement à la suite, la surface au sol de ce système est souvent inférieure à celle d un refroidisseur rotatif. Autre avantage: il n est pas nécessaire d installer un système d approvisionnement et de traitement d eau. Lorsque la colonne flash de refroidissement est équipée d un cyclone, la matière peut être déversée directement du haut du cyclone dans un silo, ce qui rend un transport vertical de la matière superflu. Pour de nombreux procédés, le refroidisseur rotatif robuste constitue la meilleure solution que ce soit par un refroidissement direct à l air; ou direct ou indirect à l eau, de la matière. Le refroidisseur rotatif s impose par ses grands débits, son exploitation facile, sa souplesse relative aux propriétés et aux quantités de la matière, sa fiabilité et son entretien réduit. Le refroidisseur à lit fluidisé est le mieux adapté au refroidissement indirect de matières très fines telles que les poussières. Compact, à courants croisés, sans pièce mobile, ce refroidisseur comporte intérieurement des serpentins de réfrigération parcourus d eau de refroidissement. Grâce à l introduction d une faible quantité d air ou d azote, la matière est maintenue en permanence en mouvement pour obtenir une transmission hautement efficace de la chaleur à l eau de refroidissement des serpentins et un produit de faible température. Sécheurs Un large portefeuille pour Refroidisseurs pour les applications les plus diverses ThyssenKrupp Polysius offre un large éventail de systèmes performants pour le séchage de matières premières minérales: les sécheurs rotatifs à effet direct ou indirect et les colonnes flash de séchage ne représentent les divers procédés qu à titre d exemple. Colonne flash de refroidissement d une installation de production de chaux en Australie. Le sécheur rotatif, dimensionné pour de grands débits, fiable, d entretien réduit permet même de traiter des matières difficiles. Seul ou en marche combinée avec d autres équipements, le sécheur rotatif est très bien adapté au séchage ou, en option, au préchauffage/pré-traitement de matières à fine granulométrie ou en morceaux. Le traitement approprié du produit est assuré en configuration à contre courant ou à courant parallèle; de plus, la température des gaz chauds est choisie en conséquence. L utilisation de gaz d exhaure chauds provenant par exemple de la cuisson dans le four permet une marche optimale du point de vue énergétique et des coûts. Si nécessaire, le sécheur rotatif est équipé d un crible à sa sortie, afin de diviser le produit en différentes fractions granulométriques. La colonne flash de séchage est conçue pour le séchage rapide et approprié de matières à fine granulométrie. Le mélange intensif et les bonnes conditions d écoulement favorisent un séchage très rapide: quelques secondes suffisent souvent pour sécher des matières extrêmement humides. Ce faible temps de séjour rend le système très souple, puisqu il s adapte aisément et rapidement aux propriétés fluctuantes de la matière, par exemple à l humidité entrante. La matière séchée est habituellement séparée dans un cyclone. Les fumées d une chambre de combustion ou les gaz d exhaure d un autre processus thermotechnique sont très bien acceptés comme énergie de séchage. Le cas échéant, le sécheur peut être combiné avec un concasseur à marteaux et un séparateur pour obtenir la granulométrie souhaitée. Lorsqu elle fait partie d un procédé complexe, la colonne flash de séchage est parfaitement à même de compenser certaines fluctuations dans les propriétés de la matière.

6 10 11 Les exploitants de lignes de cuisson veulent des refroidisseurs à clinker: 4 performants, 4 compacts, 4 à faible usure, 4 faciles à installer, 4 économiques, 4 sûrs, 4 d entretien réduit. Le refroidisseur à clinker signé Thyssen- Krupp Polysius répond point par point à cette liste d exigences. Les multiples innovations apportées à chaque détail de la conception et du procédé font du POLY- TRACK une solution idéale pour l avenir, mécaniquement et technologiquement. La vitesse variable d avance des tracks assure une répartition transversale optimale de la matière sur toute la largeur du refroidisseur et permet de compenser un déversement excentré de la matière par le four et de prévenir les agglomérations. Au point. Fiable. A l avenir prometteur. Le refroidisseur POLYTRACK signé ThyssenKrupp Polysius POLFLAME le brûleur de four rotatif pour différents combustibles Résumé des avantages du POLYTRACK Combinaison d un fond de soufflage statique positionné à l horizontale et d un système de transport superposé, le POLYTRACK s impose compte tenu de son principe de transport hautement efficace et de la séparation stricte entre les fonctions de transport et de soufflage, par : 4 une répartition transversale optimale de la matière se traduisant par un refroidissement régulier et efficace de toutes les fractions granulométriques sur toute la largeur du refroidisseur, 4 une hauteur de construction extrêmement faible, 4 un excellent rendement thermique, 4 une conception robuste à faible usure et demandant peu d entretien, pour une fiabilité à toute épreuve, 4 une conception totalement modulaire. 4 Le POLYTRACK tolère en outre les fluctuations de la marche du four. Le système de transport souple et performant maîtrise les conditions d exploitation les plus difficiles. Les brûleurs modernes doivent assurer la combustion complète des combustibles les plus variés et, qui plus est, dans des conditions de changement fréquent de combustible. Le brûleur POLFLAME répond de manière fiable à ces contraintes. Le POLFLAME est conçu pour la combustion des combustibles les plus variés combustibles standards ou secondaires, purs ou sous forme de mélange complexe de différents combustibles. La plage de puissance des brûleurs est comprise entre 10 MW et 300 MW. Le POLFLAME séduit par: 4 les possibilités de réglage du brûleur en production 4 la combustion complète de combustibles différents dans la zone de combustion 4 le taux de substitution élevé de combustibles fossiles par des combustibles secondaires, 4 la combustion constante et l excellente stabilité de la flamme quelque soit le réglage du brûleur 4 le réglage reproductible de la forme de la flamme en fonction de la marche du four et du type de combustible, 4 l utilisation simple du dispositif de réglage. Ces avantages rendent le brûleur POLFLAME très intéressant, aussi bien pour les investissements neufs que de remplacement dans le cadre de projets de modernisation.

7 12 13 Des concepts modernes pour la production de chaux. La chaux et la dolomie sont des matières premières importantes qui sont indispensables, par exemple, dans l industrie de l acier, pour les matériaux de construction, dans l industrie chimique, en agriculture et pour l épuration des fumées. Elles ont apporté une contribution essentielle aux nombreuses conquêtes de notre monde moderne. Four rotatif avec préchauffeur vertical en Allemagne. Depuis le début de l année 2006, Maerz Ofenbau AG, Zürich est une entreprise de ThyssenKrupp Polysius. Grâce au regroupement de toutes les activités chaux, elle est devenue au sein du groupe Polysius le centre de compétence en matière de chaux. La gamme complète comprend divers fours verticaux, fours rotatifs, fours rotatifs avec préchauffeurs verticaux ou à cyclones, ainsi que des calcinateurs POLCAL. Forte de ce savoir-faire riche et varié, elle développe de nouveaux standards d avenir. De la machine à l installation complète, elle met en oeuvre une palette de produits complète pour la fabrication de chaux et réalise des solutions personnalisées en fonction des tailles d installation et granulométries de produit souhaitées. Four Maerz à échangeur de chaleur et à courant parallèle au Mexique. Four annulaire en Arabie-Saoudite. Installation de production de chaux en Australie: la matière (sable de dunes) passe par la colonne flash de séchage, le préchauffeur à cyclones et le four rotatif avant d être refroidie dans la colonne flash de refroidissement.

8 Recherche, développement et services Pour l avenir Grande photo: Le succès des activités de recherche et développement repose essentiellement sur un travail en équipe interdisciplinaire et un choix très large d outils techniques, tel le microscope à balayage électronique équipé d un logiciel MLA (Mineral Liberation Analyzer). Fig. 1: Four rotatif expérimental au centre technique. Fig. 2: Four haute température pour des essais en creuset jusqu à C. Fig. 3: Conception CaO. Fig. 4: En constituant un réseau de centres de services, ThyssenKrupp Polysius se rapproche des clients pour réagir rapidement, efficacement et avec un équipement technique optimal aux besoins d entretien et de maintenance de toutes les pièces sensibles à l usure des équipements de traitement des minerais. Fig. 5: Mesure de température et analyse de gaz. Fig. 6: Prestations POLSCAN pour le contrôle de la géométrie du four. Notre compétence technologique est la clé nous permettant de fidéliser nos clients et d accompagner les marchés traditionnels et émergents à fort potentiel de croissance. Notre gamme de services. Mondialement, la compétitivité et la réduction des coûts de valorisation des matières premières sont au coeur des préoccupations de nos clients; ils ont besoin d un partenaire fort, fiable et innovant. Le succès du groupe Polysius repose sur notre capacité à développer notre créativité technologique qu il s agisse de perfectionnements de produits existants, d inventions ou de nouveaux domaines d application pour des technologies et services reconnus. L important est de promulguer la mise au point de concepts innovants et de les mettre rapidement en pratique. La gestion durable des ressources et matières naturelles, l augmentation de capacité des unités de production, l amélioration de la rentabilité de la production ou l augmention du taux d utilisation des installations sont les axes prioritaires du programme de R&D de ThyssenKrupp Polysius. Nous réalisons également, sur demande, des tests en laboratoires, des programmes d essai et de développement pour nos clients. Le centre de R&D de ThyssenKrupp Polysius compte parmi les premiers établissements mondiaux de développement de technologies pour les industries minérale, extractive et sidérurgique et les industries des réfractaires, de la chaux et de la chimie. En terme de capacité d analyse, nous sommes équipés de laboratoires d analyses chimiques, physiques, géologiques et minéralogiques. Nous avons des services dédiés aux calculs techniques et mesures et au développement de procédés et conceptions. Et nous avons un centre technique doté de lignes de production petit format avec des broyeurs, fours et un atelier, où nous réalisons des essais de broyage, tests d usure et analyses d aptitude à la cuisson, où nous testons des composants et observons les impacts sur l environnement. Outre les défis quotidiens du bon fonctionnement des installations, nos clients doivent en permanence piloter leur production dans un soucis de rentabilité et de compétitivité et, si nécessaire, la pousser à un niveau de pointe en intégrant les développements techniques ou pièces de rechange les plus récents. Riches de leur savoir-faire, les spécialistes Polysius diagnostiquent les points faibles de la production, proposent des solutions et assistent le client dans l élimination des problèmes. Les prestations de services de ThyssenKrupp Polysius sont très diversifiées et vont de l inspection et de l entretien d équipements aux reconversions ou modernisations complexes d installations en passant par des campagnes de mesure et la fourniture de pièces de rechange.