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Appareil de rédaction du minerai de fer en fer métallique.
Il existe un procédé de réduction du minerai de fer en fer métallique sans fusion, en chauffant d'abord le minerai à l'état divisé aux environs de la température de réaction au-dessous du point de fusion, puis en mélangeant et en agitant le minerai chauffé avec du combustible solide carbonacé, également à l'état divisé, pais en refroidissant finalement .le produit, en tenant tout air à l'écart sauf celui qui est nécessaire à la combustion, l'opération étant effectuée dans une batterie de cylindres rotatifs inclinés.
La présente invention est' relative à certains perfectionnements apportés à l'appareil et
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au procédé décrits, certaines des caractéristiques pouvant être utilisées avantageusement pour réduire non seulement du minerai de fer, mais aussi des oxy- des. d'antres métaux, tels que des minerais de zinc, de plomb et de cuivre, paf exemple.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé à titre d'exemple fera bien comprendre la maniè- re dont l'invention est réalisée, La'fig. 1 est une coupe longitudinale de l'appareil* pratiquement complet, qat sert à faire passer le mimerai par les diverses phases successives du traitement.
La fige 2 est une coupe transversale de la fig.l suivant la ligne 2-2.
La fige 3 Contre, à plus grande échelle,un détail de la fig.2.
Les fig. 4 et 5 montrent respectivement des cou- pes suivant des lignes qui sont numérotées d'une maniè- re correspondante à la fig. 1.
La fig. 6 est une coupe longitudinale d'une construction modifiée.
La fig. 7 est une coupe transversale,appro- ximativement suivant la ligne 7-7 de la dite figure.
Dans la disposition figurée sur le dessin,le premier cylindre ou tambour rotatif 1 est légèrement incliné de haut en bas à son extrémité de droite et dé- bouche par son extrémité de gauche dans un carneau transversal 2 qui aboutit à une cheminée, les gaz passait au-dessus d'une chicane 3 et le poussier tombant dans un silo 4 d'où il est extrait à volonté par l'ouverture d'une vanne 6,d'une goulotte 6. Des regards 7 sont prévue aux endroits voulus.Les supports et les disposi- tifs pour faire tourner le cylindre sont supprimés pour plus de clarté.
Ils peuvent être de toute construction
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convenable ou usuelle.L'extrémité supérieure du cylindre a un je considérable dans la paroi 8 de la chambre d'entrée 'et entre ces deux parties est prévu da joint parfaitement ou approximativement hermétique 9, lequel peut également être de toute matière usuelle ou convenable. Les anneaux étanches sont établis de façon à permettre une flexibilité considérable et débouchent, par leur partie inférieure,dans un collecteur de poussière 10 à la base duquel se trouve un transporteur à vis 11 destiné à l'évacuation du poussier.
Un transporteur ou convoyeur 12, du type à vis ou autre système similaire, entraîne le minerai depuis un silo extérieur et le déverse dans l'extrémité supérieure du cylindre. En cet endroit sont disposées des ailettes angulaires 13 disposées en hélice entraînant le minerai rapidement en avant et empêchant toute obstruction ou en- gorgement à l'extrémité supérieure, à proximité du point de décharge du transporteur 12.
Le tube 1 constitue surtout un réchauffeur ou sert au chauffage préalable du minerai. La température qui règne à l'extrémité supérieure est relativement basse, de sorte qu'une seule chape ou enveloppe métallique est né- cessaire. Toutefois, la majeure partie de la longueur com- porte une garniture calorifuge 14 établie en matériaux ré- fractaires convenables. L'ensemble du cylindre peut repo- ser sur des galets et peut être mis en rotation par des rouages.
Les gaz provenant d'une opération de réduction pénètrent à l'extrémité inférieure du cylindre. Il y a avantage à utiliser ces gaz pour le chauffage. Dans ce but, un ou plusieurs tuyaux fixes, à refroidissement à eau 15 pénètrent à l'extrémité inférieure du cylindre et fournissent de l'air pour la combustion des gaz venant du réducteur. Le minerai est ordinairement finement divi- sé. Il est complètement séché dans la partie supérieure
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du cylindre de chauffage préalable. Lorsque le cylindre est mis en rotation, ¯le minerai divisé eat fréquemment retourné afin d'être exposé aux gaz de chaffage il est en même temps entrainénlentement et descend le long du. plan incliné.
Le cylindre de réchauffement ou. de chauffage préa- lable communique, par sa base, avec une construction fixe, qui sert à faire passer le minerai au. cylindre réducteur et à amener le gaz rédacteur à l'appareil de chauffage préalable.* à travers un paàsage distinct. C'est ce qu'on peut appeler le dispositif de transfert. Le cy- lindre de réchauffement ou de chauffage préalable pénètre à l'extrémité 16 de cette construction avec un jeu permet- tant les déformations et mouvements. Un joint étanche an- nulaire flexible 17 est employé ici tout comme à l'extré- mité supérieure et le poussier se déverse au-dessous de celai-ci dans une poche 18 à la base de laquelle se trou- ve un transporteur à vis 19.
Sur le dessous de l'appareil fixe.se trouvé une chambre transversale 20 dans laquelle l'appareil de chauffage préalable décharge son minerai.
, Cette chambre comporte sur - le côté un trou d'homme 21 et une grille 22 qui sert à retenir tous morceaux d'une gros- seur excessive. Ceux des morceaux qui passent à travers la grille tombent dans un transporteur ou convoyeur 23 qui les entraîne en avant vers l'extrémité supérieure du. cylindre réducteur 24. Des regards 25 sont prévus en divers points de façon à permettre l'observation de l'opération. La par- tie de droite 26, de la caisse 16, est inclinée de haut en bas comme c%la est représenté, jusqu'au niveau du. transpor- teur 23. L'ouverture ménagée dans cete partie de l'appa- reil est pratiquement de même diamètre que celle du ré- chauffeur ou. appareil de chauffage préalable.
C'est par
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cette ouverture que le gapasse du réducteur au réchauf- feur. Il peut être enflammé en vue de sa combustion com- plue par des brûleurs disposés en divers points. Un trou de brûleur est montré en 27.
Le long du transporteur de minerai 23 se trouve un transporteur de charbon 28. Ce dernier sert à amener le charbon, également à l'état divisé, à l'extrémité supérieu- re du cylihdre de réduction pour assurer son mélange avec le minerai chauffé. Le transporteur de charbon peut être refroidi par l'eau de toute manière usuelle. -,Il importe que le minarai soit transporté à l'état chaud. Ce@i af- faiblirait ordinairement le transporteur au point de vue de la construction. On propose donc de renforoer ce dernier de la manière qui est montrée à la fig. 3. Une enveloppe ou chapee extérieure d'acier 29 est noyée dans la maçon- nerie de la construction environnante.
Elle est doublée d'une enveloppe 30, s'adaptant librement, à l'intérieur de laquelle se trouve un tube métallique 31 séparé du tu- be 30 par des oreilles, de manière à ménager des espaces en forme de segments dans lesquels on fait circuler de l'eau pour maintenir ce tube froid et rigide. Le tube inté- rieure 32 est établi en métal capable de résister à de hau- tes températures et est espacé du tube de métal 31 par des oreilles prévues sur le fond de manière à laisser des espa- ces isolants pour le passage de l'air ou autre agent iso- lant. Le transporteur est de préférence du type à vis et est établi en métal, spécialement destiné à résister à de hautes températures. Cette construction permet de retirer le transporteur de l'enveloppe extérieure 29 qui est noyée dans la maçonnerie.
Le transporteur de minerai est sup- porté librement d'une manière analogue dans une enveloppe noyée dans la maçonnerie.
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L'extrémité supérieure du cylindre de réduction incliné 24 est également disposée, avec un ceain jea dans l'extrémité du dispositif de transfert 26 et l'espace fermé par un goint étanche annulaire flexible 33 avec po- che à poussière 34 à la base, supportant un transporteur à vis. Pour évacuer encore davantage la poussière, la partie
26 comporte une ouverture transversale 35 coïncidant avec l'extrémité du cylindre 24, ainsi qu'une poche à poussière
36 avec un transporteur à la base.
Le minerai chauffé et le charbon sont intimement mélangés dans le cylindre 24 et leurs réactions inter- nes se traduisent par la formation sur place des gaz de réduction, de sorte que lorsqu'ils atteignent l'extré- mité inférieure, le mélangé se compose de pafcelles de fer et de parcelles de gangue. La couche de manières qui se trouvent à la base du cylindre est retenue à l'extrémité inférieure par une nervure annulaire 37 pardessus laquelle ces matières se répandent, pans cette disposition , l'ex- trémité du cylindre pénètre dans un second appareil de transfert fixe 38 s'y adaptant avec du jeu, et proté- gé par un joint étanche annulaire 39 avec une poche à poussière 40 et un transporteur à la base.
La charge tom- be dans un conduit transversal 41 pourvu d'un trou d'homme 42 à une extrémité et d'une grille 43 à la base conduisant à un transporteur à vis 44 qui peut être du type ordinaire à refroidissement à eau. Des trous de brûleur 45 ménagés dans l'appareil 38 conduisent les gaz de réduction chauds au cylindre . Des regards 46 sont ménagés aux endroits ju- gés convenables. Après que la matière a quitté me cylin- dre réducteur 24, elle doit être refroidie tout en la pré- servant en substance de tout excès d'air.
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Le cylindre suivant 47 constitue le refooidisseur et n'a pas besoin d'être garni de matériaux réfractaires.
Spn extrémité supérieure est pourvue de pièces angulaires ,ou nervures en hélices 48, pour empêcher l'accumulation de la charge à cet endroit. Le raccordement avec l'appareil 38 est protégé par un joint étanche annulaire 49 avec une poche à poussière 50 à la base. L'espace ouvert situé à l'extrémité est pourvu d'une poche à poussière supplémen- taire 51. Des distributeurs d'eau 52 affectant la forme d'auges avec bords de trap plein dentelés sont disposés au-dessus de la partie médiane du cylindre lequel est pourvu de rebords annulaires o@u anneaux 53 et 54, pour en- rayer 1 écoulement de l'eau vers les extrémités du cylin- dre. Les distributeurs d'eau doivent être formés de sec- tions longitudinales s'adaptent entre des roues ou bandages qui peuvent être disposés autour du cylindre.
Le refroidisseur est fermé à son extrémité infé- rieure par une caisse ou enveloppe 55 en tôle comportant un trou d'homme 56 et des regards 57 prévus à tous les en- droits ou il est nécessaire d'en avoir ainsi que d'un joint étanche flexible 58 débouchant dans une poche à poussière 59. Le produit refroidi s'écoule de l'extrémi- té du cylindre 47 dans une auge transversale 60 à la base de laquelle se trouve un transporteur à vis 61 qui/se vi- de dans une goulette de décharge 62, fig. 5.
Grâce à l'interposition de dispositifs de trans- fert fixes entre les divers cylindres, la fermeture étan- che des bords se rejoignant pour s'opposer à l'admission de l'air et à l'échappement des poussières se trouve gran dement facilitée.
Les figs. 6 et 7 montrent des variantes apportées à la construction des appareils fixes aux extrémités oppo-
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sées du. réducteur avec substitution. des transporteurs à vis destinés au chargement qui sont représentés à la fig.I et leur remplacement par des goulottes inclinées, L'extré- mité inférieure du réchauffeur I est logéed'une manière étanche dans une ouverture ménagée au. sommet de l'appa- reil 63 dans lequel sont prévus un trou d'homme 64;
des trous pour la passage des brûleurs et des regards aux endroits où cela est nécessaire, Ltappareil consiste en une chambre verticale et est raccordé par l'intermédiai@e d'un joint étanche, sur le côté opposé de son extrémité inférieure,$ au cylindre réducteur rotatif 24. Une goulotte métallique 5 -présente une extrémité supérieure ouverte en ligne avec la partie inférieure du cylindre de chauffage préalable I, pour en recevoir la matière et la transporter à 1* extrémité inférieure de la goulotte qui s'étend dans le cylindre de réduction 24. La goulotte 65 peut compren- dre des sections ; elle est portée par, on fixée à, une pa- toi en briques élevée dans la chambre.
Le gaz s'élève de l'appareil de réduction à travers la chambre de chaque cô- té de la goulotte 65 et sa paroi de $apport. La poussière tombe de chaque côté de la paroi dans un silo à poussière 66 prévu à la base qui comporte un passage de sortie à fer- meture étanohe et tout moyens usuels pour enlever la pous- sière.
Le charbon est amené par l'intermédiaire d'un trans- porteur 28 analogue à celui qui est décrit en regard de la fig. I. Le charbon et la charge tombent ensemble dans l'extrémité supérieure du cylinire réducteur 24. Les extrémités du transporteur de charbon en hélice et la goulotte à mimerai peuvent être refroidies par de l'eau de différentes manières. Les lignes 67 montrent schémati- quement des tuyaux à refroidissement d'eau s'étendant
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jusqu'aux extrémités ders/goulottes.
Sous ce rapport,on a représenté un type 'diffé- rent de collecteur de poussière 68 pour les bagues ou an- neagx assurant une fermeture étanche , que l'on peut em- ployer à la place des dispositifs montrés à la fig.l.
A la base du collecteur de poussière (voir à la fig. 7) se trouvent des cloches 69 et 70 montées sur des leviers qui s'étendent à l'extérieur du tube et au moyendesquels les cloches peuvent être ouvertes et fermées l'une après l'autre, de façon à laisser tomber la poussière sans ad- mettre de l'air.
La fig.7 montre plus clairement la forme préfé- rée de la garniture du cylindre réducteur 24. La garnitu- re est formée à l'extrémité d'entrée du cylindre de manière à présenter des côtés ou gradins qui sont disposées en hé- lice d'une manière similaire aux spires 13 de la fig.I, afin de faire passer le minerai rapidement en avant pour empêcher l'engorgement à proximité du point de décharge de la goulotte 65.
A l'extrémité inférieure du réducteur de la fig. 6, est disposé un appareil de transfert 72 compor- tant les regards et trous de brûleurs usuels. Le fond de la chambre est tel qu'il forme une goulotte ou un plan in- cliné 73 qui est de préférence refroidi par de l'eau. La goulotte peut être garnie d'un tube en métal 75 qui des- cend jusqu'à la partie inférieure de l'extrémité supérieu- re du refroidisseur 47. La charge réduite tombe par dessus la côte ou nervure 37 et tombe en vertu de la pesanteur à travers la goulotte dans le refroidisseur. Un trou d'hom- me 76 est ménagé dans le côté de la chambre de transfert.
Les appareils de transfert fixes 26 (et 63) prévus entre le cylindre de réchauffage et le cylindre de réduction ne transportent que les gaz et ceux-ci ne sont pas en contact avec l'air et le charbon dans leur passage
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a travers les appareils de transfert. Il y avantage à ce que le cylindre de rédaction 24 ait un diamètre un peu plus grand que le cylindre de chauffage préalable l.Les appa- reils de transfert fixes disposés entre les deux cylindres permettent d'obtenir ce résultat sans compliquer les orga- nes étanches de fermeture. Le passage libre pour le gaz à travers l'appareil 63, fig.6, est plus grand que le passa- ge ménagé à travers le cylindre de refroidissement 1.
Les gaz passeront, par conséquente travers les appareils 63 à une vitesse comparativement lente, ce qui assurera une séparation plus complète de la poussière,La séparation de la poussière se trouve ainsi augmentée en raison de l'éten- due du parcours vertical dans le dispositif montré à la fig. 6. D'autre part , l'effet de refroidissement exercé sur les gaz est plus grand dans la construction montrée à la fig.6 en raison du temps plus long que prend le passage à travers cette construction (companativement à la construc- tion montrée à la fig. 1). Il est probablement plus impor- tant au point de vue économique de conserver la chaleur que de pousser plus loin la séparation de poussière.
Diverses modifications peuvent être apportées par les gens du métier à l'appareil décrit sans s'écarter du principe de l'invention.
REVENDICATIONS
1 Un appareil.pour la réduction du minerai de fer en fer métallique sans fusion, comprenant principalement un cylindre incliné pour amener et traiter la charge et des moyens disposés à l'extrémité d'admission pour accélérer le mouvement rapide de la charge dans le cylindre.
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