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Publication number: BE331943A
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Description


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  Perfectionnements à la fabrication   d'acier   et d'alliages au moyen de sable ferrugineux. 



   Cette invention est relative au traitement de sable f er- -rugineux et des substances semblables afin   d'en   extraire des mé- -taux ou des alliages et a   pour   objet une méthode, améliorée de ce traitement ainsi que des améliorations apportées aux fours électriques à arc destinés à mettre en pratique la méthode en question.-   Jusqu'à   maintenant il a été impossible de pratiquer sur une échelle vraiment commerciale l'extraction des métaux et des dépôts de sable ferrugineux titanifère existant en grandes quantités dans les différentes parties du globe, tout d'abord parce que le sable ferrugineux ne peut pas être traité dans les hauts-fourneaux et ensuite parce que le type habituel des fouis électriques nécessite une si grande consommation d'énergie élec- -trique,

   de telle sorte que la production de fer ou d'acier au 

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 moyen de minerai ordinaire dans les hauts-fourneaux constitue la méthode commerciale la plus économique connue jusqu'à ce jour. 



   Selon la présente invention, cependant , les difficul-      -tés rencontrées jusqu'à maintenant sont surmontées par le fait que le sable ferrugineux est entraîné par son poids à travers un four à arc électrique vertical qui est constitué de façon à forcer un passage non obstrué pour le sable ferrugineux et est muni ou non de dispositifs pour guider les particules dans leur chute et assurer leur passage à travers une série d'ares formés par des paires ou des groupes d'électrodes disposés à des hau- -teurs différentes du four qui communique à sa base avec un creuset destiné à recevoir le métal fondu et les scories et qui peut lui-même être pourvu d'électrodes pour le traitement final de la masse en fusion ; 
Dans les dessins accompagnant le texte:

   
La   fig. 1   est une coupe verticale de l'appareil desti- -né à mettre cette invention en pratique. 



   La fig.2 est une coupe sur une plus grande   échelle   suivant la droite 2-2 de   la' fig.   1 
La fig. 3 est une coupe du four montrant une autre disposition des électrodes. 



   La fig. 4 est une coupe verticale d'une seconde for- -me d'exécution d'un four. 



   La fig. 5 est une vue en élévation d'un creuset employé en même temps que le four représenté   fig.4   
La fig. 6 est une vue en élévation de coté du creusd;t représenté par la fig. 5 
Se référant d'abord aux fig. 1 et 2 l'appareil comprend un entonnoir d'alimentation a destiné à recevoir le sable fer- -rugineux et dont les cotés sont inclinés vers un orifice de sor- -tie b qui ouvre dans un four électrique c et peut être muni d'un dispositif quelconque destiné à régler le passage du sable ferrugineux . Le four e comprend un passage tubulaire recouvert 

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 d'une couche d de graphite ou de toute autre matière réfractaire, ce   conduit .0   étant de préférence constitué par deux parties reliées entre elles par des boulons et des écrous. 



   A certains intervalles le long du four sont disposées des   électrodes e   montée et relias à une source d'énergie   éleeir i-   
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 -que de la manière habituellement employée dans les ouxs. élec..      



  -triques. Chaqpe paire d'électrodes est disposée comme   cela.   est indiquée sur la fig. 2, chaque électrode étant à   1800   par rapport à l'autre de sorte que le centre de l'arc coïncide avec l'axe du 
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 four et, quoique en vue dtédlaixcir la lecture du dessin, les      électrodes représentée dans la fig. 1 soient placées verticalement l'une au-dessus de l'autre , il est préférable de les disposer      comme cela est indiqué à la fig. 2 afin que chaque paire fasse un angle de 60  avec la paire précédente ou suivante.

   Cependant l'invention n'est pas limitée à cette disposition des électrodes et on peut employer toute autre façon de les placer comprenant notamment celle représentée dans la fig. 3 ou différentes paires 
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 d'électrodes a¯lte2 ,3 sont placées sur un même niveau . Cet arrangement peut alterner avec celai représenté dans la fig.2 afin que la totalité du sable ferrugineux traité soit obligé de 
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 passer à travers un certain nombre dtarcs formés entre les élec.- -trodes pendant sa descente travers le four.

   L'extrémité inné - -rieure de la conduite é du four ouvre dans las creuset f qui p3 ut être chauffé d'une façon qu elconque . afin dei maintenir son edn-      -tenu en fusion et séparer ainsi les métaux fondus en couches se- -lon les poids spécifiques respectifs et isoler le métal des soo- 
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 -ries qui constituent une Couche j± au-dessus du métal h . Des ori- -fizes i et l sont prêtas à des niveaux différents afin de récol- -tex les constituants respectifs à sable ferrugineux traité. Le cxeuset peut également être mtr.i d'électrodes en vue d'attein- -dre une extraction de métal aussi complète que possible . 

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   L'appareil décrit ci-dessus fonctionne de la façon décrite ci-apreès Le sable ferrugineux coule en un courant continu de l'entoinnoir a vers le   four ±   dont la hauteur est suffisante pour permettre ,aux particules de sable ferrugineux   d'être   exposées suffisamment longtemps à la chaleur engendrée par les arcs des   électrodes e   ou e'. e2 ou e3.afin que toute la matière passant à travers le four soit complètement fondue ou suffisamment réduite . le point de.

   fusion du sable ferrugi- -neux étant à peu près 'de 1500  0 et la température développée par l'arc électrique dépassant 3000  C il s'en suit que toutes les particules de sable !ferrugineux passant à travers les arcs seront complètement fondues! et réduites et la disposition de ces arcs dans le four empêchera l'agglomération d'une partie de la masse fondue ce qui   jusqu'à   maintenant avait constitué un obstacle important à l'utilisation des fours électriques pour le traitement des sables ferrugineux afin d'en retirer le métal .

   Le produit de la réduction du sable ferrugineux dans le four c est recueilli dans le creuset f dans lequel les dé- -chets tel que la silice, 'l'argile les composés de phosphore ou de souffre forment une. couche placée   au- dessous   de la couche de métal.   les   gaz produits par la réaction qui se fait dans le four et consistant essentiellement en oxyde de carbone peuvent être employés pour réchauffer le sable dans   l'entonnoir   a avant   sibn   entrée dans le four.

   On peut également mélanger au contenu de l'entonnoir la qualité nécessaire de carbone pulvérisé lors- -que la production d'acier nécessite une quantité déterminée de carbone da'ns l'acier terminé. lorsque le produit à traioter contient ou se compose d'oxydes métalliques , il est nécessaire      de mélanger un agent réducteur approprié au produit se trouvant dans l'entonnoir a 
Si on le désire , l'opération décrite ci-dessus peut 

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 être exécutée dans une atmosphère inerte et dans ce but   l'appa-     ' -rail   représenté doit être complètement isolé et du gaz inerte doit être introduit à la base de la conduite ± du four. 



   Selon les fig. 4 5 et 6 le four électrique 1 est de forme tubulaire et comprend à son sommet un entonnoir   d'ali-   -mentation m à la base duquel un distributeur n amène le pro- -duit à traiter à une ouverture e se trouvant au centre du sommet da four 1. La matière pénétrant dans le four par le passage 0 rencontre an obstacle conique 1 qui a pour objet de séparer les particules de, matière pénétrant dans le four et de les diriger vers les parois de celui-ci afin de les em- -pêcher de passer trop rapidement à travers l'appareil et      d'échapper ainsi partiellement à   l'influence   de s arcs éles- -triques décrite ci-après,

          La   chambre supérieure ou de réchauffement préalable q du four se termine coniquement vers un orifice de sortie r conduisant à la première des chambres si d'une série   d'éleo-   -trodes superposés, chacune de ces chambres étant de forme cylindrique se terminant coniquement par une ouverture à sa base et pourvue d'un élément distributeur conique double      placé concentriquement par rapport à la partie inférieure de la chambre.

   Deux ou plusieurs électrodes t sont disposés dans chaque chambre s et munie des dispositifs nécessaires pour pouvoir les rapprocher progressivement intérieurement lorsque leurs extrémités sont usées,   es   parois du four sont munis à différents endroits selon leur hauteur d'une certaine quantité de portes d'inspectionemmenagése dans des orifices u et nminies de préférence   -de   parties transparentes tandis que chaque chambre à électrodes est pourvue d'une porte desti- et -née à son nettoyage/emménagée dans une ouverture . 



   La chambre à électrodes s la plus basse communique à sa base avec   un   creuset w placé .immédiatement- sous la base 

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 du four, ce creuset étant disposé de telle façon que le métal puisse être séparé desdéchets et deux ou plusieurs orifices de sortie   et ±   sont prévus pour permettre l'évacuation de la matière en fusion . 



   La partie supérieure z du creuset est du même dia- -mètre que la chambre à électrodes s la plus' basse et leur raccordement se fait par l'intermédiaire d'une paire de sur- ,-faces courbes 2 s'emboitant et permettant ainsi de basculer le creuset afin de le décharger. Le mécanisme de déchargement du creuset comprend un volantlà main 3   (vo'ir     fig.6)   monté sur      une vis sans fin 4 actionnant une vis hélicoïdale 6 sur l'axe      duquel est monté une roue à chevrons   7.   La roue à chevron 7 engrène une pièce dentées 81 fixée sur le côté du creuset et pourvue d'une face plane 9 ayant le même centre que la pièce dentée 8,

   mais qui est soumise à l'action de cylindres à fric- -tions 10 afin d'arrêter la mouvement basculant du creuset quand il est déplacé vers la position de décharge. Le creuset w est pourvu d'électrodes 11 dont le nombre peut varier selon les nécessités résultant d'an traitement final de la masse      en fusion, recueillie dans   le,creuset .   Ce traitement final peut se faire indépendamment de l'action du four vertical et on peut prévoir des dispositifs interrompant toute communica- -tion entre les chambres verticales à électrodes s et le creu-   -set w   lorsque ce traitement final doit être mis en action . 



  On munit de préférence les deux orifices de sortie du creuset de portes 12 glissant verticalement. 



   Les gaz résultant de la réaction qui se produit dans les   chambres   à électrodes-s'élèvent à travers la matière sortant de la chambre de'réchauffement préalable et sont évacués en un endroit situé sous la sortie de la chambre de réchauffement comme le montre la fig. 4 dans laquelle un ori- 

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   -fice   13 communique avec une cheminée 14   La.   conduite d'évacu- -ation du gaz peut encore être dirigée vers la base du four ou l'on introduit un courant d'air et le gaz est brûle autour      du creuset   w ,  afin. de maintenir son contenu en fusion. 



   La conduite de gaz peut également être pourvue d'un embranchement vers l'appareil de réfrigération et de barbottage dont le gaz peut alors être emmagasiné afin d'être employé dans un générateur électrique. A voulonté le réchauffeur préala- -ble 9 et le creuset W peuvent être chauffés électriquement par des éléments placés à   "extérieur   ou à l'intérieur. 



   De préférence* les éléments distributeurs ± employés dans le four sont fabriqués en graphite ou en matière réfrac- -taire analogue, avec laquelle la chambre à électrodes s et le creuset w peuvent également être   recouverts.   



     En   employant   le,four   représenté par les fig. 4 et 5 et 6 le sable ferrugineux ou toute autre matière finement di- -visée ou pulvérisée tombe d'une façon continue à travers le réchauffeur q et, étant soumise à l'action de la pesanteur, pas-   -se   successivement à travers toutes les chambres à électrodes s, ces chambres à électrodes avec leurs extrémités coniques et leurs parois   d'interruption 33   étant construites de façon à diviser la matière introduite en nuances courants afin de l'em- -pêcher de se   coaguler   et de'passer trop rapidement à travers le four en retenant aussi dans les chambres 4 électrodes cha- -que particule pour qu'elle soit soumise suffisamment longtemps à l'action des arcs formés entre les électrodes.

   'Lorsque la matière   à, traiter   est constituée par du sable ferrugineux, on peut y mélanger une certaine.quantité d'anthracite ou de coke avant de l'introduire dans l'entonnoir d'alimentation et le réchauffeur. Le traitement du sable ferrugineux de la manière décrite ci-dessus permet d'enlever le métal à un endroit déter- -miné du creuset et les scories en un autre endroit, le métal. 

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Claims

constituant un alliage d'acier au titanium dans lequel la pour- -centage du titanium varie selon la durée pendant laquelle la matière traitée est maintenue en fusion dans le creuset f ou w On a trouvé qu'une partie du titanium se mélangeait toujours aux scories lesquelles peuvent ainsi servir à différents usages industriels mais par un réchauffement continu, on peut diminuer jusqu'à moins de 1% la quantité de titanium contenue dans l'al- -liage et produire'ainsi la'meilleure qualité d'acier au tita- -nium RESUME 1 Moyens pour le traitement de sable ferrugineux'et matières analogues pour la production des métaux ou alliages par lesquels le.sable ferrugineux , dans un traitement préala- -blemest entrainé par son propre poids à travers un four électri- -que di,

sposé de telle façon qu'il forme un passage non obstrué pour le sable ferrugineux qui rencontre successivement un cor- -tain nombre d'arcs formés par.des paires ou des'groupes d'élec- -trodes disposés à des hauteurs différentes du four qui commu- **nique à sa base avec un creuset destiné à la réception du métal en fusion et de scories, ces moyens pouvant être caractérisés ean outre par les points suivants,. ensemble ou séparément : a) le four électrique est de forme.cylindrique avec les parois recouvertes de graphite et est,muni d'un certain nombre de pai- -res d'électrodes introduites à travers ces parois de façon à former, lorsque la four est en action;

des séries verticales d'arcs. b) les électrodes seront disposées dans.des chambres munies d'orifices d'entrée et de sortie libres et disposées cetralemdnt afin de diviser la matière tombante.. c) le creuset est pourvu d'éleectrode ou de dispositifs de ré- chauffement externes et est construit de telle façon qu'il <Desc/Clms Page number 9> prisse être séparé à volonté da four vertical. d) les gaz produits par la réaction dans le four sont utilisés pour réchauffer le creuset ou.bien comme source d'énergie. e) des dispositifs sont prévus pouje basculer le dit creuset afin d'en enlever le métal) an fusion et les scories.

2 Un four électrique comprenant une série de cham- -bras à électrodes superposées en série verticale, un réchauf- -feur préalable au sommet de' ces séries, dispositif pour intro- -duire la matière à traiter au sommet du réchauffeur prénommé et l'obliger à tomber grâce à son propre poids à travers les dites chambres, dispositif placé dans les dites chambres afin d'amener les particules des matières à traiter entre les arcs formés par les électrodes, un creuset à la base des dites sé- -ries des chambras et dispositif pour chauffer les dits creu-' -sets.

3 appareil pour traitsr le sable ferrugineux afin d'en extraire des métaux ou alliages construit, disposé et adapté pour âtre mis en action comme décrit ci-dessus et selon les fig. 1 et 2 ,3 ou 4 ,5 et 6 des dessins accompagnants.