<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
"#PROCEDE DE TRAITEME1TT DE MATIERES- ZI1IC IBERES'* La présente invention concerne e traitement '/de matières zincifères et a pour objet un procédé de traite-
EMI2.2
ment de cea matières pour I*obtention de zinc métallique, d'oxyde de zinc et de poussière de zinc..
Ce procédé consiste à chauffer extérieurement une charge agglomérée, ou mise en briquettes, de matière zincifère et d'agent réducteur carbonifère dans une chambre
EMI2.3
ou cornue verticale, dans des conditions de réduction sens i- blement complète, à une température suffisamment élevée pour réduire les composés de zinc et volatiliser le zinc
<Desc/Clms Page number 3>
résultant, puis à conduire la vapeur de zinc, ainsi formée, dans un condenseur approprié où la vapeur de zinc se condense en zinc métallique liquide; ou bien, si on le désire, on peut condenser la vapeur de zinc sous la forme de poussière de zinc fine; , ou brûler cette vapeur dans une atmosphère oxydante appropriée pour la production d'oxyde de zinc.
Dans la façon de procéder qu'il est préfé- rable d'adopter, on emploie une cornue verticale faite de matière réfractaire et conductrice de la chaleur, appro- priée. La cornue est mont,ée dans un four approprié et est entourée par une chambre de chauffage qui peut être chauffée de toute manière convenable. par exemple: par les produits de la combustion d'un combustible tel que houille, huile ou gaz, ou par de l'énergie électrique .
Pour mettre l'invention en pratique, on amène la charge agglomérée ou mise en briquettes de matière zinci- fère et,d'agent réducteur carbonifère mélangés, dans la cornue verticale par en haut et on retire de la partie infé- rieure de la cornue le résidu épuisé ou charge travaillée.
On peut faire marcher la cornue dune façon intermittente ou continue. Des ouvertures appropriées sont prévues pour déterminer régulièrement la température dans toute la cham- bre de chauffage, afin de permettre le contrôle convenable de la température au cours de l'opération. Les températures dans la chambre de chauffage, sont habituellement maintenues entre 1200 et 1300 C., selon dans une certaine mesure, la nature de la charge particulière en cours de traitement.
Il est préférable d'agglomérer la matière zincifère et l'agent réducteur carbonifère, mélangés, sous la forme de briquettes. Dans tout le présent mémoire, on
<Desc/Clms Page number 4>
fera usage du mot briquette dans,un sens général et pour désigner des agglomères d'une grosseur, au d.une forme quelconque convenable* obtenus par briquettage ou par tout autre procédé approprié*
Les- briquettes sont faites de la matière zinci- fère (habituellement du minerai.de zinc oxyde ou. grillé) et de 1.* agent réducteur carbonacé (habituellement de la houille) en contact intime 1.'un avec l'autre et dans; les proportions qu'on trouvera les plus convenables:
pour le minerai et l'a- gent réducteur particuliers employés.. On fait de préférence usage de la liqueur résiduelle des. lessives au bisulfite comme liant pour le briquettage; mais on peut employer d'autres liants' au matières, agglomérantes. 11 est préfé- rable d.e faire usage de briquettes en forme d'oreiller ayant environ cinq centimètres* au carré; et trente huit, milli- mètres d'épaisseur; il va cependant sans dire que T'on peut employer des briquettes d'autres; formes et dimensions.
Il va également sans dire que l'invention vise l'usage d'une charge comprenant des: briquettes séparées ou distinctes de matière zincifère et dagent réducteur. respectivement. bien que dans la pratique il'soit préféra- ble de faire usage de briquettes faites dematière zinci- fère et d'agent réducteur, mélangés, en contact intime l'un avec l'autre..
Le travail d'une charge briquettée dans une cornue verticale ou four à cuve, conformément aux principes de l'invention.* présente bien des avantages. Dans le cas d'une charge en vrac ou non briquettée, de minerai de. zinc et de houille mélangés, la chaleur conduite à travers la paroi de la cornue réduit très rapidement le minerai de zinc et consume de même la houille dans la partie d.e la charge mélangée qui est adjacente à la paroi chauffée de la cornue,
<Desc/Clms Page number 5>
ou est à proximité immédiate de celle-ci.
La cendre de houille épuisée qui est très déliée et poreuse, comme con- séquence du fait que la houille en a été brûlée, et le mine- rai de zinc épuisé, qui est également très délié et poreux- en raison du fait que le zinc en a été volatilisé, consti- tuent alors, en général, un isolant plus efficace, quoique indésirable de la chaleur et l'on doit par conséquent porter la température de la paroi de la cornue à un point très élevé afin d'amener, dans un temps donné, au coeur de la cornue la chaleur nécessaire pour réduire le minerai qui se trouve dans ce choeur*
Dans le cas de la cornue ordinaire à zinc (de 20' à 23 centimètres de diamètre) marchant avec une charge en vrac, ou. non briquettée, c'est une opération d'une journée (à peu: près 24 heures).
Mais, même avec cette longueur' de temps accordée à lapénétration de la chaleur, la tempe-* rature de la paroi de cornue nécessaire pour amener la chaleur au. coeur de la charge est si élevée que le minerai et la cendre de houille épuisés qui se trouvent dans la couronne extérieure, près de la paroi de cornue, fondent et se scorifient sur la paroi de la cornue,, ce qui rend ' ainsi difficile l'enlèvement de la charge épuisée. Une charge épuisée de ce genre doit invariablement être enlevée, à coups de ringarde ou raclée, de la cornue ce qui entraîne un travail manuel pénibILe et une perte de temps.
D'un autre coté, si la charge de minerai de zinc et d'agent réducteur carbonacé, mélangés , est bri- quettée, comme dans la présente invention, il y a un ample espace à l'intérieur de la cornue, entre les briquettes, pour une libre circulation des gaz très chauds, comprenant la vapeur de zinc et l'oxyde de carbone résultant de la réaction réductrice, qui remplissent ces'espaces au cours du
<Desc/Clms Page number 6>
travail de la-charge, dansune cornue chauffée extérieure- ment.Etant donmé que la température de la parai de la cornue est toujours plus élevée que celle des' briquettes elles-mêmes absorbant la chaleur des- courants de convection s'établissent dans: les;
espaces situés à :L'intérieur de la cornue$, entre les riquettes, et la chaleur est conduite dune manière tout à. fait efficace de la parai chaude de la cornue aux briquettes plus froides formant le coeur de la charge.
De plus, chaque briqu.ette individuelle, en raison de la plus grande densité qu*elle présentée comme con- séquence de son briquettage, possède une conductibilité thermique beaucoup plus grande que le même volume de charge en vrac, au non briquettée. Non seulement le briquettage facilite le transfert de chaleur de la parai chaude de la cornue à une briquette se trouvant au coeur de la charge, en raison des libres passages offerts aux gaz entre les bri- quettes, mais chaque briquette individuelle, du coeur de la charge est beaucoup plus capable de transférer la chaleur de sa propre surface en son propre centre qu'un volume équivalent de charge en vrac,- ou non briquettée, à cause de l'augmentation de densité due' au.
briquettage .
Le transport plus long de chaleur de la dis- tance séparant la paroi de la cornue du entre de celle-ci (par exemple 10 à 13 centimètres, ou davantage} est hâté par Inexistence d'un libre jeu pour des courants, de conv'ec- tion, au courants conducteurs de chaleur, dans la masse ga- zeuse. Dans le cas de fours plus grands,, le transport..peut être de 25 à 30 centimètres et ceci n*est praticable qu'en chauffant par des courants de convection. Le court transport de chaleur de la surface d'une briquette individuelle à son propre centre (sur 12 à 25 millimètres par exemple) est hâté
<Desc/Clms Page number 7>
par 1* augmentât! on de la conductibilité de ce volume uni- taire de charge, due à sa densité plus forte.
Ainsi ,le procédé qui fait l'objet de l'invention comprend la combinaison de ces deux façons efficaces d'assurer un transfert de chaleur. On voit ainsi que l'effet utile,, ou efficacité, du procédé est grandement augmenté par l'usage d'une charge briquettée de matière zincifère et d'agent réducteur carbonifère mélangés.
Dans la mise en pratique de l'invention dans les conditions contrôlées qui la caractérisent, les unités briquettées de matière chargée conservent leur forme jusqu'à ce que pratiquement tout le zinc contenu dans le minerai ait été réduit et volatilisé. Les briquettes épuisées se rédui- sent alors en un résidu cendreux pulvérulent, sec et fin, qu'il est facile d'enlever de la partie inférieure de la cornue d'une façon intermittente ou continue, selon qu'on peut le désirer.
Le zinc volatilisé s'élève à travers la cor- nue et sort à l'extrémité supérieure ou orifice ,de celle- ci. Lorsqu'on veut obtenir du zinc métallique, on associe avec l'extrémité supérieure de lcornue un condenseur appro- prié . Lorsquon désire condenser la vapeur de zinc métalli- que sous,la forme de poussière de zinc, on associe avec l'extrémité supérieure de la cornue un condenseur propre à cela. Dans le casoù l'on désire convertir la vapeur de zinc métallique, en oxyde devine, on conduit cette vapeur de extrémité. supérieure, on bouche, de la cornue dans une atmosphère oxydante appropriée-.
Sur les.dessins ci-joints, qui représentent des fours du type à cornue verticale, propres à la mise en pratique de l'inventions
Fig.1 est une élévation de, face, en. coupe,
<Desc/Clms Page number 8>
d'un four pourvu d'un condenseur pour recueillir du zinc métallique Liquide; Fige 2 en est une élévation latérale. en couper
Fig. 3 est une coupe suivant 3-3,fig.2;
Fig. 4 est un détail d'une modification de l'extrémité inférieure, ou de décharge, de la cornue verticale ;
Fig. 5 est une élévationnen coupe d'un four pourvu de moyens pour diriger un courant de gaz oxydant relativèment froide tel- que de lair contre le courant de vapeur de zina sortant du haut de la cornue., pour brûler la vapeur de zinc ou la transformer en oxyde de zinc;
Fig.. 6 est une élévation de face en coupe. d'un four dans lequel un condenseur propre à former de la poussière de zinc est associé avec l'extrémité supérieure de la cornue et Fige 7 est une élévation latérale,, en coupes du four de fig.6 . '
Le four'représenté sur ces dessins comprend une cornue cylindrique verticalement disposée! 10, en terre réfractaire ou autre matière appropriée.. Cette cornue peut si on le désire,, être faite da plusieurs sections superposées.
La cornue 10 est entourée sur la majeure- partie de sa hauteur, par une chambre de chauffage 11 qui est établie à l'intérieur dune construction de four com- prenant une chemise extérieure en acier 12, une couche inter- dmédiaire, 13, de matière calorifuge telle que le "sil-o-cel" et un garnissage réfractaire fait de maçonnerie réfractaire 14 revêtue de blocs ou.plaques- de graphite 15. Des ouver- tures appropriées* 16, sont prévues à travers la paroi du. four pour permettre l'introduction de pyromètres 16' dans;
<Desc/Clms Page number 9>
la chambre 11 afin de déterminer et de régler d'une fa- çan appropriée la température sur toute la hauteur de cette chambre ..
Le four est monté sur une fondation appro- priée 17. Aux figs. 1 et 2, l'extrémité inférieure de la cornue 10 débouche dans une chambre close, ou fosse 18. possédant une porte de nettoyage 19.
On peut employer tout moyen approprié pour chauffer la cornue 10. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut conduire Les produits de combustion d'un combus- tible tel que houille, huile ou gaz, à travers la chambre de chauffage 11 autour de la cornue 10 et à une cheminée appropriée. Dans l'appareil représenté ici, la cornue 10 est chauffée électriquement.. L'élément de chauffage , ou de résistance,, électrique comprend deux tiges ou résistances ; en graphite,, 20, s'étendant à travers le dessus du four et repo-sant sur des blocs de graphite 21 situés légèrement au-dessous du milieu de la hauteur de la chambre 11.
La partie inférieure des tiges 20 est creuse et présente une fente en hélice,, de manière à offrir un chemin de résis- tance hélicoïdal au passage du courant électrique.- Une des bornes de la source d'énergie électrique est connectée à l'une des tiges de graphite 20 et l'autre, à l'autre tige 20. le circuit électrique entre les extrémités inférieures des deux tiges 20 étant complété àntravers les blocs de graphite 21 et le garnissage en graphite 15. On peut faire usage soit de courant continu, soit de courant alter- natif pour fournir de l'énergie électrique aux tiges de graphite 20.
La partie inférieure de la chambre 11 est pourvue de deux tiges ou éléments de résistance en graphite
<Desc/Clms Page number 10>
22, de la même construction générale que les résistances 20.
Les tiges 22 attendent horizontalement à travers le four et reposent sur des blocs de graphitées, qui servent à connecter en parallèle les parties hélicoïdales intermé- diaires' des deux tiges: 22. On peut èouvent se dispenser de 1 élément de chauffage inférieur, qui est prévu comme une source auxiliaire au additionnelle de chaleur lorsqu'on le désire ou que c'est nécessaire. Les deux bornes de la source d'énergie électrique sont connectées, respectivement aux bouts externes des deux tiges: 22 et l'on peut faire usage soit de courant alternatif*' soit de courant continu.
Un tube d'alimentation28 peut être prévu près du sommet de la cornue 10 pour introduire dans celle-ci ! la charge briquettée. Un tel tube présente un avantage particulier lorsqu*on. fait marcher la cornue d'une façon continue.
A la fig.4, on a représenté un dispositif de décharge automatique pour enlever continuellement et. automatiquement la charge travaillée, ou résidu, finement divisée* à une vitesse déterminée* du.bas de la cornue. 10.
Un prolongement cylindrique 29 est boulonné, ou assujetti autrement d'une façon appropriée, sur le dessous de la plaque de fond,, en acier, du four.., Un manchon cylindrique. 5,0 se visse librement sur la partie inférieure du prolongement
29. Le prolongement 29 et le manchon 30 coïncident avec'la cornue 10 et constituent en fait une continuation de celle- ci au-dessous du four proprement dit. Un' plateau. tournant
31 est monté à proximité 'de 1* extrémité inférieure du man- chon 30 et on peut régler la distance entre ce dernier et le plateau en faisant tourner le manchon sur la partie filetée du prolongement 29. Le plateau. 31 reçoit un mouvement, de rotation d*une source, quelconque convenable de force motrice.
<Desc/Clms Page number 11>
Un râble 32 ajustable tant horizontalement que verticalement s'étend au-dessus du plateau 31 et serti au.cours de la ro- tation de celui-ci, à racler une quantité déterminée' du résidu fin s'accumulant sur ce plateau. Par ce dispositif, une décharge continue et uniforme du résidu fin du bas de la cornue peut être facilement effectuée.
Un condenseur approprié est monté verticale- ment sur le dessus du four, axialement en- ligne avec la cornue 10. Le condenseur représenté sur les dessins comprend une paroi cylindrique, verticalement disposée, 24. Un pla- fond circulaire plat 25. couvre le dessus dumcylindre 24 et un. plateau annulaire 26 ferme partiellement le 'bas ou fond de ce cylindre. Le cylindre 24 et les plateaux 25 et 26 sont faits en matière réfractaire telle que la terre réfractaire, le carborundum, des mélanges de ceux-ci , ou leur équivalent. Ces trois éléments' peuvent faire corps ou être formés séparément et être réunis de manière à cons- tituer un condenseur "en chapeau haut de forme".
Une allonge ou ajutage 33 est attachée au plateau de fond 26. Le diamètre de l'ouverture centrale existant dans le plateau 26 et le diamètre interne de l'al- longe 33 sont inférieurs à celui de la cornue 10 et ces trois éléments sont axialement en ligne. L'allonge 33 s'élève jusqu'à, peu près à mi-hauteur de la chambre de con- densation existant à l'intérieur du cylindre 24.
Le plafond 25 présente une ouverture centrale 34 librement recouverte par .un tampon 35. L'extérieur du condenseur (cylindre 24 .et plafond 25) est recouvert d'une couche appropriée de matière calorifuge 36 .Dans la prati- que, les auteurs de l'invention ont trouvé que le poussier
<Desc/Clms Page number 12>
de houille: convient admirablement comme couverture calorifu- ge pour le condenseur. L'oxyde de carbone sortant de l'ou- verture 34 de la chambre de condensation s'échappe à tra- vers la matière calorifuge (houille) librement disposée autour dit, tampon 35 et brûle dans l'air.
L'espace annulaire existant entre l'allonge 33 et le cylindre 24 constitue une cure pour recueillir le zinc fondu ,que l'on fait couler de temps à autre de cette cuve à travers un trou de coulée 37.
Le mélange de vapeur de zinc et ci. oxyde de carbone (résultant de la réduction du. minerai de zinc oxydé dans la cornue 10) passe de l'extrémité supérieure de la garnue dans 1* allonge 33 . Un courant ascendant de vapeur de zinc. passe ainsi à travers le fond: du condenseur et dans la chambre d.e condensation:. Ce courant, devapeur de zinc frappe contre, et s'étale sur, le plafond. 25 et est uniformément dévié le long, de la paroi verticale 24:
La surface interne d.e la paroi cylindrique 24 et tout le'plafond 25 sont recouverts d'une pellicule! de zinc fondu.
Les- vapeurs de zinc pénétrant dans. le conden- seur sont entraînées en travers de cette pellicule fraîche constamment renouvelée de zinc fondu. et se.condensent sur celle-ci* De cette façon, la pellicule de zinc fondu constitue un noyau sur lequel une condensation de la vapeur de zinc se produit facilement.
Les gaz d'échappement, pour la majeure partie de 1* oxyde. de carbone, s'échappent à travers l'ouverture 34 en passant sous le tampon libre 35 et à travers la matième calorifuge lâche qui se trouve sur celui-ci* En réglant convenablement la température des. parois condensantes 24 et 25) sensiblement toute la vapeur de zinc se condensera sous la forme de zinc métallique liquider
Le zinc métallique se condensant'sur la paroi
<Desc/Clms Page number 13>
du cylindre 24 coule, le long de cette paroi, dans la cuve à métal fondu qui se trouve au fond de la chambre de con- densation. Le zinc fondu s'accumule dans cette cuve d'où on l'enleve périodiquement a travers le trou de coulée 37.
Il est important que la température des pa- rois de la chambre de condensation (24 et 25) soit soigneu- sement contrôlée. Si la température de ces parois est trop élevée, les gaz s'échappant à travers l'ouverture 34 en- traîneront beaucoup trop de vapeur de zinc et, si la tempé- rature de ces: parois est trop basse, il se formera une quantité excessive de "poudre bleuet' au gouttelettes de zinc ne alunissant pas.
Une température de 500 à S50 C. est satisfaisante et lorsque les parois condensantes sont maintenues- entre ces limites de température, il en résulte unie condensation très efficace de vapeur de zinc en zinc mé- tallique liquider
Le contrôle de la température de la paroi 24 et du plafond 25 est commodément effectué par un réglage du degré d'isolation thermique externe autour de ces- élé- ments. Dans la pratique on introduit périodiquement un pyromètre (thermo-couple) dans la chambre de condensation (de préférence à travers 1*ouverture du haut 34)¯ et,lorsque la température régnant dans la chambre est trop élevée on diminue le degré désolation thermique externe tandis que quand cette température est trop basse, on augmente cette isolation.
Cette isolation thermique externe peut avantageu- sement être assurée,par l'application d'une couche de pous- sier de houille ou Vautre matière calorifuge, librement dis- posée autour de l'extérieur du condenseur.
<Desc/Clms Page number 14>
Pour la mise en pratique du procédé de fa- brication de zina métallique faisant l'objet de l'inven- tion avec l'appareil représenté sur :Les. dessins, on intro- duit d'une façon Intermittente ou continue la charge agglo- mérée au briquettée de matière zincifère et dagent réduc- teur carbonifère* mélangés, dans la cornue 10 et 1'on chauffe celle-ci: à une température d'environ 1200-1300 C.
A cette température* il se produit une réduction des compo- sés de zinc contenus dans la matière zincifère et. le zinc réduitse volatilise et s'élève jusqu*en haut de la cornue 10 où il sort de celle-ci La vapeur de zinc ensemble avec l'oxyde de carbone résultant de la réaction;, passe dans le condenseur où la vapeur de zinc se condense* où le zinc fondu résultant est recueilli* au se rass-em&le, et d'où 1.;on fait couler périodiquement ce zinc:
fondu, comme cela a été décrit précédemment
Les auteurs de l'invention. ont trouvé que l'on peut obtenir le zinc métallique par réduction, et volati- lisation de la matière zinaifère de la charge, et ce sans fu- sion ni scorification, en agglomérant ou. briquettant la charge comme cela a été décrit ci-dessus.. La température à laquelle la charge agglomérée au mise en briquettes est chauffée n'est à aucun moment de beaucoup supérieure à la température qui es.t nécessaire pour réduire les composés. de zinc contenus dans. la charge. Le contrôle convenable de la température de la charge est important.
La température n*est jamais tellement élevée que les aggloméras air' briquettes épuisés ou travaillés fondent ou se concrétionnent; au contraire, la charge épuisée ou travaillée est sèche et pulvérulente, état dans lequel les résidus ne produisent pas une diminution graduelle de la capacité de la cornue. ni une réduction graduelle dans la conductibilité thermique
<Desc/Clms Page number 15>
de la charge due à l'épaississement continu de la couche de résidus scarifiés; dans cet état, la charge travaillée est plus facile à enlever de la cornue et constitue son propre Joint au bas de celle-ci* Lorsqu'elle a été travail- lée, la charge est complètement pulvérulente et coule faci- lement du bas de la cornue.
La charge mélangée de matière zincifère et d'agent réducteur carbonifère peut être agglomérée d'une manière appropriée quelconque. Les agglomérés individuels doivent posséder une résistance suffisante pour résister à tout poids normal de charge qui leur est imposé dans la cornue*. Il est préférable d'agglomérer la charge par un briquettage au cours duquel la matière est soumise à une pression de 70 à 140 kilogrammes par centimètre carré.
Des briquettes faites dans les conditions décrites en par- ticulier ici possèdent une résistance mécanique suffisante pour les buts de 1* invention et conservent leur forme dans la cornue verticale jusqu'à ce que la majeure partie du zinc et du carbone ait été enlevée ou consumée. L'agglo- mération de la charge peut être effectuée d'une façon satisfaisante à la presse filière.
L'exemple spécifique suivant illustrera mieux les principes de l'invention; il va cependant sans dire que cet exemple est simplement explicatif et nulle- '-ment !restrictif de ]-*,invention.
La charge était composée de 75-50 parties, en poids, de minerai à base de silicate de zinc (contenant de 45 à 50% de zinc)-.et de 25-50 parties 5en poids, de poussier d'anthractite. A peu près 80% du minerai de zinc passait à .travers un tamis ayant des mailles de 75 centiè- , mes de millimètre. Le poussder d'anthractie,ensemble avec environ- 3%, en poids, .de la liqueur résiduelle des lessives au bisulfite concentré (.équivalent à environ 1.5 %. en poids
<Desc/Clms Page number 16>
de solides) fut placé dans un malaxeur rotatif du genre de ceux employés pour le malaxage du /béton et, après une courte période de malaxage ,on ajouta le minerai à silicate de zinc,, puis on continua le malaxage pendant une nouvelle période.
On vida directement la matière du. malaxeur- rota- tif dans un moulin chilien à auge à sec et on la soumit à faction de malaxage et de broyage du moulin pendant plu- sieurs minutes.. Du. moulin chiliens, la matière fut transpor- tée à une presse à briquetter et formée en briquettes sous une force de compression d*environ 140 kilogrammes'par cen- timètre carré. Les briquettes étaient du type en forme. d'o- reiller surbourré d'envirou 5 centimètres* au. carré, et
38, millimètres d'épaisseur. On sécha les- briquettes à une température d'environ 200 C.;elles étaient alors prêtes à être chargées dans le four à cornue verticale .
La cornue avait environ 3 mètres de haut et 20 centimètres de-diamètre intérieur. Le fond de la cornue était rempli de .résidu pulvérulent sur environ 60 centimè- tres de sa hauteurs Ce résidu était finement divisé.et était constitué par une partie appropriée de la matière laissée, de la charge précédente.* dans- la cornue* La cornue fut rem- plie jusqu'en haut avec les 'briquettes et le travail de la charge commença* Le chauffage de la cornue était contre- lé de manière à ne pas surchaufferla charge et il n'y eut ni formation de scorie nifusion des briquettes* La tempé- rature à 1'intérieur de la.chambre fut maintenue à environ 1200-1250 C.
Il y avait -une. différence d'environ 20 C. en- tre la température au sommet et la température au bas:.de la chambre de chauffage entourant la cornue.. Lachargefut com- ploiement travaillée en à peu près 8 heure.Et. On enleva la
<Desc/Clms Page number 17>
charge travaillée (à 1* exception d'environ 60 centimètres au bas de la cornue) en enlevant à la pelle les résidus . ,de la fosse 18 à travers la porte de nettoyage 19, la charge épuisée tombant librement à travers la cornue aussi vite qu'on enlevait de la matière de,la fosse.
Les produits gazeux de la réaction, pour la majeure partie de la vapeur dé zinc et de l'oxyde de carbone passent du sommet de la cornue 10 dans le conden- seur où la vapeur de zinc se condense et est recueillie, com- me cela a été décrit ci-dessus.
Dans le travail de la charge briquettes dans la cornue verticale, chauffée extérieurement, le zinc con- tenu dans le minerai est réduit en vapeur métallique lorsque le carbone contenu dans lagent réducteur carbonifère se combine avec 1.* oxygène dés composés de zinc contenus dans le minerai* Pour obtenir le résultat optimum, il est impor- tant qu*il sorte du sommet de,la cornue de l'oxyde de car- ! bone et de la vapeur de zinc relativement purs afin que d'autres impuretés restent en arrière dans la charge*. Par suite, une atmosphère strictement réductrice est maintenue en tout temps à l'intérieur de la cornue,
On peut, dans la pratique de l'invention, employer divers mélanges pour la charge.
Ainsi on a obtenu- des résultats satisfaisants avec des mélanges de 10 à 50%, en poids, d*agent réducteur carbonifère et de 90 à 50%, en poids* de matière zincifère.
En supposant qu*un mélange' sensiblement pur d*oxyde de carbone, et de .vapeur de zinc sorte de la bouche, ou orifice, de la cornue 10,les deux facteurs qui jouent le plus .grand rôle dans le r'endement de condensation de la vapeur de zinc sont la température des parois condensantes et la pression régnant'/dans la chambre' de condensation. Ces
<Desc/Clms Page number 18>
deux facteurs sont contrôlés par la dimension et la cons- truction du condenseur. Si'la température régnant dans le condenseur est trop élevée ' il réchappera de la Tapeur de zinc qui sera perdue. Si la température est trop basse$, le zinc se condensera et se rassemblera sous la forme de "poudre bleue" plutôt qu'à l'état de métal fondu.
Si la pression dans la chambre de condensation devient trop grande. elle aura un effet damortissement sux la vitesse de la réaction et-, par conséquent influencera défavorable- ment les produits récupérés. Si la pression dans le conden- seur devient trop basse, le zinc' se condensera sous la forme de "poudre bleue" plutôt qu'à l'état de'métal fondu.
En faisant marcher un four à cornue verti- cale en le chargeant par fournées ou cI-'une façon intermit- tente$, plutôt quen le chargeant d'une façon continue la question de la condensation de la vapeur de zinc devient plus difficile. Avec un chargement continu$, la propor- tion de- zinc et d'oxyde de carbone dans le mélange de gaz , ainsi que la quantité de vapeur de zinc contenue,dans 'cet*- lui-ci peuvent être maintenues- bien constantes et lea condi- tions de condensation sont) en conséquence, uniformes.. '.
Cependant. dans le cas: d'un chargement par fournées en considérant quune période de 8 heures repré- sente une des fournées, la'majeure partie du zinc est, ' dégagée de la charge dans, les quatre premières -heures de l'opération. De plus dans les quatre premières- heures de l'opération le pourcentage de zinc dans les- gaz. mélangés est moindre que dans les quatre heures qui suivent. Durant les quatre premières heures, le condenseur doit par consé- quent avoir une surface de rayonnement relativement grande
<Desc/Clms Page number 19>
et un volume relativement grand afin de maintenir la température et la pression dans les limites voulues pour une bonne condensation.
Durant les quatre dernières heures de l'opération, la proportion de zinc dans les gaz mélangés augmente tandis que la quantité diminue, de sorte qu'il est. nécessaire d'isolerle condenseur afin de maintenir une température suffisamment élevée pour une bonne condensa- t'ion.. 11 est. dmpossible de changer le volume du condenseur et, par conséquente durant cette phase de l'opérations la pression dans le condenseur 'est trop faible pour une bonne condensation et un peu de zinc se condense nécessairement sous la forme de "poudre bleue".
En construisant un condenseur pour une ' marche par fournées, il est préférable d'adopter un compro- mis entre les deux extrêm&s plutôt que d'établir 'un con- denseur pour l'un ou l'autre de ceux-ci.
En chargeant par fournées, ou d'une façon intermittentes il est difficile d'empêcher la formation dune certaine quantité de "poudre bleue" . Pour empêcher.' complètement la formation de "poudre bleau", il est néces- saire d'avoir un contrôle absolu de la température et de la pression du condenseur .Cela exige un courant constant' et uniforme d'oxyde de carbone et de vapeur de zinc mélan- gés, constant non seulement dans.la proportion entre le zmnc et ]-*,oxyde de carbone, mais encore dans la quantité de vapeur que le condenseur doit recevoir, Cette fourniture constante d'oxyde de carbone et de vapeur dé zinc est le mieux obtenue par un chargement continu.
Lorsqu'il est im- , passible ou: infaisable, de charger d'une façon continue, plus on se rapprochera du chargement continu, plus les
<Desc/Clms Page number 20>
conditions de marche serapprochernet de' l'idéal, et plus la cornue sera grande,'dans le. chargement. par fournées, plus' on s.e rapprochera des conditions idéales,
Bans 1'* appareil de fig.5, un dispositif souf- fiant est monte sur le dessus du four- pour favoriser la combustion, ou l'oxydation de la-vapeur de zinc métallique sortant de la cornue et la formation d'oxyde de zinc, ;
Le- dispositif soufflant comprend une buse réfractaire 38 soin cidant avec la cornue 10 et entourée par un compartiment circulaire 39, auquel de l'air, comprimé, venant d'une source quelconque convenable, peut être amené par un tuyau. d'ali- mentation 40. Le compartiment 39 présenter dans:
son dessus, une ouverture circulaire 41 légèrement plus grande que l'orifice de décharge de la buse 38 et située à peu près au niveau de cet orificeA mesure que la vapeur de zinc sort de la buse 38 elle est oxydée ou brûlée et trans- formée en oxyde de zinc-. L'ouverture 41, existant dans le dessus du compartiment à air comprimé 39, dirige un jet ou courant dair annulaire ou circonférentiel contre le courant de vapeur de zinc qui s*échappe et détermine sa combustion, intense.
Les particules- d'oxyde de zinc résul- tantes sont aspirées dans l'extrémité inférieure évaaée d'un carneau 43,au moyen d'un ventilateur aspirant ou son équivalent (non représenté) intercalé dans le système de carneaux, et sont entraînées, à travers ce système, à une chambre à sacs ou à tout autre moyen approprie pour recueillir l'oxyde de zinc.
Dans le cas où l'on désire condenser sous la forme de poussière de zinc la vapeur de zinc sortant de la cornue 10, on peut monter sur le dessus du four une botte 44, comme cela est représenté aux figs. 6 et 7. La produc- tion de cadmies est en grande partie contrôlée par le volume,
<Desc/Clms Page number 21>
la surface exposée et la,température de fonctionnement du condenseur ou.boîte. Lorsqu'on introduit un courant d'oxyde de carbone et de vapeur de zinc dans un condenseur dans lequel la température est maintenue au-dessus du point de fusion du zinc (419 C.) et où le rapport du volume à la surface est petit, la vapeur de zinc se diffuse à travers l'oxyde de carbone, et en atteignant la surface du condenseur, qui est plus froide que la vapeur de zinc;, forme de petits globules.
Ces globules s'unissent pour former des gouttes qui coulent le long du côté du conden- seur,et se rassemblent au fond en un bain de métal liquide.
Lorsqu'on introduit un courant d'oxyde de carbone et de va- peut de zinc-dans, un condenseur dans lequel la température est inférieure au point de fuaion du zinc et où le rapport du volume à la surface est grand, la vapeur de zinc se con- dense, dans. le courant d* oxyde de carbone , en très menues particules, de zinc (qui se .solidifient en se refroidissant avant d'avoir- l'occasion de s'unir) et ces particules. tombent au fond du condenseur sous la forme d'une poudre fine* La-, qualité de cette poudre (poussière de zinc dé- pend de la température et de la pression de'marche à l'in- térieur de la boîte aussi bien que du rapport du volume à la surface de cette boîte et de la, dilution des gaz qui y sont maintenus.
La boîte à poussière de zinc 44 représentée aux figs. 6 et 7 des dessins, comprend un cylindre horizon- talement disposé, de préférence en tôle, monté sur une buse conique, 45, reposant sur l'extrémité supérieure de la cornue 10. Cette boîte est construite de telle sorte que les vapeurs de zino et l'oxyde de carbone sortant de la cornue 10 à travers la buse conique 45 s'élèvent ver- ticalement à travers là section d'entrée 46 et sont déviés
<Desc/Clms Page number 22>
dans la partie 4$ où s'opère la condensation ou formation de poussière de zinc* A mesure que les particules de pous- s.ière de zinc se forment,
elles tombent dans l'auge 48 qui s'adapte comme il faut dans la partie inférieure de la boîte 44 et qui est pourvue d'une poignée 49 attachée à l'une de ses extrémités, au moyen de laquelle on peut retirer l'auge de la boîte proprement dite, avec la poussière de zinc qui s'y est accumulée..
L'extremitén 50 de la 'boîte 44 reste en'tout temps hermétiquement close* Pour-permettre de balayer l'at- mosphère oxydante régnant à l'intérieur, de la boîte au début de la marche du four, il est prévu au sommet de cette boîte, un trou 51 qui, situé en ligne avec l'axe de la car- nue 10,peut être fermé par un tampon de boue ou. son équi- valent. Un ou plusieurs trous supplémentaires sont égale- lent prévus dans le dessus de la boite pour permettre l'é- chappement d'oxyde de carbone*
Les dimensions de la boîte 44, -banat comme volume que comme surface exposée s.ont déterminées par là quantité et la qualité de poussière de zinc à recueillir, la quantité de vapeur de zinc sortant de la cornue, les. températures maintenues à l'intérieur de la boîte, etc.
On peut employer des boites de diverses formes et dimensions; on doit cepen- dant les faire fonctionner' de manière à assurer qu'il y régnera une atmosphère, sensiblement non oxydante, de for- mati-on. de poussière de zinc au moment où les vapeurs -de zinc y sont conduites,
Dans le four des figs. 6 et 7, des blocs de ' graphite 52 reposent sur les. blocs de graphite 21 et ser- vent à connecter électriquement ces derniers. Ces: blocs 52 sont prévus dans le, cas où le garnissage ou revêtement 15 du four n'est pas en matière suffisamment bonne conduc-
<Desc/Clms Page number 23>
triée de la chaleur pour compléter d'une façon satisfai- sante le circuit électrique entre les blocs 21.
Lorsqu'on le désire, on peut condenser ou recueillir sous la forme de poussière de zinc sensiblement toute la vapeur de'zinc métallique. Les poussières de zinc ainsi produites sont beaucoup plus fines que celles obtenues par les moyens habituellement pratiqués jusqu'à présent, ainsi que cela est mis en évidence par des observations de la grosseur des particules et par'la nature lisse de la peinture préparée avec ces poussières de zinc*
EN RÉSUME, l'invention comprend :
Un procédé de traitement de matières zincifères consistant à renfermer une charge agglomérée,.ou briquettée, de matière zincifère et d'agent réducteur carbonifère mé- langés, dans une cornue droite (de préférence une cornue verticalement disposée);
à soumettre la charge agglomérée ou briquettée, dans la cornue, à une température suffisam- ment élevée pour réduire les composés de zinc et volatiliser le zinc métallique résultant; à conduire la vapeur de zinc métallique ainsi formée hors de la cornue et à soumettre la vapeur de zinc métallique sortant de cette dernière à un traitement subséquent pour sa condensation sous la forme de zinc métallique liquide ou à l'état de poussière de zinc ou pour son oxydation en oxyde de zinc, à volonté, de pro- cédé pouvant d'ailleurs être caractérisé par le fait que: a)' On chauffe la charge agglomérée ou briquettée sans la fondre ni là scorifier, ce qui fait que les agglomé- rés, ou briquettes, travaillés se;
désagrègent en matière pul- que l'on retire du bas de la cornue et (ou);
<Desc/Clms Page number 24>
b) On fait passer progressivement la charge agglomérée ou briquettée, de préférence sous l'action de la gravité, à travers la cornue droite ou verticalement disposée.