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" Four à cuve pour le traitement de matières so- lides par des gaz".
@ l'our réaliser des réactions entre des matières soli- des et des gaz, il est très important que les gaz autant que possible arrivent en contact intime de la surface entière des matières solides. Cette condition a été atteinte au mieux en faisant passer les gaz à travers les matières solides dis- posées par couches.
Puisque le plus souvent il faut assez de temps pour que les matières solides réagissent complètement avec le gaz, on a trouvé que le four à cuve dans la forme ordinaire et simple, ayant une cuve d'une hauteur considéra- ble constitue l'appareil le plus simple, et en plusieurs cas le plus effectif, dans ledit but, Bien que le prinoipe du four à cuve soit théoriquement l*idéal pour achever des réac- tions entre les gaz et les substances solides, néamons 1'em- ploi de ce type de four a été fort restreint dans la pratique Cela est dù aux diverses qualités chez les matières solides, particulièrement à des qualités qui se font valoir à des températures élevées.
Sous l'influence d'une haute tempéra- ture, nombre de matières solides sont disposées à s'aggluti- ner et à se fritter, ce qui causa la formation de voûtes dans la cuve et entrave la marche régulière du four ou même
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la rend impossible. D'autres matières présententle caractè- re que lors de leur traitement par des gaz, ils perdent leur résistance mécanique et sous l'influence de la haute pression régnant dans la partie inférieure de la cuve, tombent en poussière, laquelle engorge le four, ce qui rend donc égale- ment impossible l'usage du four à cuve. Il va de soi que les matières pulvérulentes ne peuvent pas être traitées dans une cuve.
Quand de telles substances sont à traiter, il faut d'abord les transformer en morceaux et, bien entendu en des pièces offrant une telle résistance à l'écrasement que ledit inconvénient ne peut avoir lieu. Comme l'agglomération ou le briquettage à une telle résistance est souvent une opération assez difficile et dans tous les cas relativement coûteuse, le four à cuve est tout-a-fait inopportun pour le traitement d'un grand nombre de substances pulvérulentes.
Pour les matières qui ne se prêtent pas au traitement dans le four à cuve de forme ordinaire la technique a déve- loppé toute une série de types de fours qu'on peut désigner par le nom commun de fours mécaniques. A ce genre de fours appartiennent par exemple les fours rotatifs, les fours à soles superposées avec des agitateurs, et dautres encore.
Tous ces fours présentent la particularité que par le mouve- ment mécanique des matières, ils tendent à éviter l'aggluti- nation et en même temps à exposer toujours de nouvelles ma- tières en contact avec des gaz, qui dans ces fours ne pas- sent jamais à travers la couche de matières, mais toujours par-dessus de celle-ci. Il faut nécessairement que la couche de matière ne soit très épaisse et qu'elle soit maintenue en mouvement et ce d'une manière constante ou bien par pe- tits intervalles. Il est dans la nature des choses que ces fours ne sont pas très propres à favoriser une réaction entre le gaz et les matière solides.
Avant tout, la surface de contact entre la matière solides et le gaz est toujours très petite relativement au grand volume que présentent de
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tels fours, et on a le plus souvent à se contenter d'u fai- ble rendement thermique et d'une faible utilisation des gaz.
La présente invention se réfère à un four à cuve, qui , tout en conservant las avantages les plus importants des fours à cuve du type usuel, permet de traiter aussi des ma- tières qui ne peuvent pas être maniées dans les fours à cuve de construction ordinaire,
Selon l'invention; le four se compose d'un certain nom- bre de récipients particuliers qui sont montés l'un sur l'au- tre et dont chacun possède un fond perforé sur lequel sont placées les matières à traiter..
.L'invention est illustrée par les dessins annexés dans. lesquels:
La fig.l représente schématiquement une coupe verticale d'un four à cuve selon l'invention, et la fig,a représente une coupe analogue d'un groupe de trois fours coopérants qui forment un système pour une mar- che continue.
Selon la fig, 1 le four à cuve -A- se compose dtun fond -B-, une tête -C- et un certain nombre de récipients inter- médiares (selon la fig.l, huit récipients désignes par VI jusque XIII).
Ces récipients VI-XIII sont munis d'un. fond perforé sur lequel est placée la charge à traiter. Puis les récipients sont bâtis en pile sur le fond -B-, et ensuite la tête -0- est mise en place.- :La gaz destiné au traitement est convenablement amené par le haut à l'aide d'un tuyau -D- prévu dans la tête -C- lequel gaz est évacué par un conduit -E- débouchant dans le fond -B-.
Les récipients VI-XIII ont tous un fond perforé et sont chargés des matières à traiter et ce en quantités convena- bles. Quand les matières sont en forme de grains ou de peti- ts morceaux, on peut en charger directement les récipients.
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Les matières pulvérulentes sont tout d'abord agglomerées ou briquettées. Cependant il n'est pas nécessaire que la matiè- re briquettée ou agglomérée possède une résistance considé- rable à la compression. La garniture de joint entre les divers récipients peut être effectuée de plusieurs façons. On peut par esemple arranger une fermeture au sable, entre les réci- pients, tout en disposant une rigole le long de leur bord su- périeur et une bride à leur bord inférieur. Cependant un au- tre genre de garniture peut être employé. En outre , l'expé- rience a prouvé qu'on peut obtenir une étanchéité tout a fait satisfaisante en dressant proprement les surfaces en contact.
On paut ainsi se passer d'une garniture particulière entre les surfaces de contact.
Pour pouvoir remplaoer les récipients en succession régu- lière, ce qui va être mentionné plus en détail ci- après, le four est disposé de façon qu'il puisse être élevé et abaissé.
Dans ce but le four selon la fig.l est par exemple placé sur un piston hydraulique -F- Comme il sera expliqué en détail plus loin, le remplacement des récipients est effectué par le déplacement horizontal de ceux-ci. A cet effet les récipi- ents sont munis de roues qui par un abaissement du four vien- nent à se poser sur des rails horizontaux qui sont disposés le long des deux côtés opposés du four à ses divers étages ila disposition n'est pas montrée au dessin). Le récipient peut donc être déplacé horizontalement par exemple au moyen de la pression d'un piston -G- commande hydraulique. L'in- traduction de récipients nouvellement chargés est effectuée de manière analogue.
Par un faible abaissement du four, ce- lui-ci, dès le récioient-VI¯ inclusivement, est fait pour rester sur des rails disposés un peu au dessous du bord infé- rieur du dit récipient. Maintenant , une légère descente ul- térieure du piston -F- amènera en bas le fond-B-, de façon qu'un espace libre se produire entre le fond-B- et le réci- pient -VI-, dans lequel espace peut être inséré un récipient
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V, nouvellement chargé. Puis, tout le système est élevé' d'une distance qui correspond à la bteur d'an récipient, et .le four est de nouveau régulièrement en marche.
A cause des.dispositifs mécaniques indiqués ci-dessus, le remplacement des divers récipients peut être achevé en très peu de temps,de façon que le four est à marche continue, la fig.2 montre un système de four,qui outre le four proprement dit A pour le traitement de gaz,possédé une cave A1 pour le chauffage préalable des matières à traiter et une cuve A2 pour le refroidissement de celles-ci, ses deux caves sont composées de récipients qui sont tous da même type que ceux du four proprement dit,et sont tout comme celai-ci,munis de têtes ci,respective-ment c2 et de fonds B1 respectivement B2
Selon la fig.2 le gaz pour le chauffage préalable est supposé traverser la cuve Al de bas en haut,ce qui est fait aussi par le gaz pour le refroidissement dans la cuve A2.
Quand les gaz sont dirigés de la manière mentionnée,c'est-à-dire de haut en bas,dans le four de traitement et de bas en haut ,dans les cuves de chauffage et de refroidissement; il s'entend que haut ) dans le four,ce sera le récipient le plus/disposé qui contient la matière complètement traitée, et qui est retiré,pendant qu'un récipient contenant une charge nouvelle et complètement réchauffée est inséré comme le récipient le plus bas.
Dans la cave deréchauffage A1,c'est le contraire qui se produit;en effet, le récipient le plus bas est complètement réchauffé et transféré au-four,pendant qu'un récipient contenant une charge nouvelle est inséré toat en haut de la cuve, Dans la cuve de refroidissement,des condi- tions analogaes sont à envisager. Le récipient le plus bas contient les matières complètement refroidies,pendant que la récipient qui contient les matières'complètement traitées dans le four et qui sont encore chaudes,est inséré au sommet.
La fig.2 montre schématiquement les diverses opérations de déplacement des récipients dans le système,
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Après que l'alimentation de gaz aux diverses cuves est arrêtée,ou respectivement raccordée à une conduite de dériva- tion,on fait monter les têtes C1 et C2 de la hauteur d'un récipient et on les suspend à ce niveau,par exemple sur les rails déjà mentionnés.
Simultanément,le fond du four à traitement est abaissé de la hauteur d'un récipient,ce qui d'une part,affranchit le récipient le plus haut XIII et d'autre part,produit un espace libre au dessus du récipient VI Dans ces positions des cuves,on procède aux déplacements des récipients de telle manière que le récipient XIII est transféré à la cuve de refroidissement comme le récipient le plus haut en cette cuve,le récipient complètement refroidi XVII en bas de la cuve de refroidissement est retiré du système,le récipient complètement réchauffa V en bas de la.
cave de réchauffage est transféré ap four de traitement comme le récipient le plus bas dans cette cave et le récipient I contenant de la matière nouvelle et froide est introduit en- haut dans la cuve de réchauffage, Ces déplacements étant achevés,on élève les fonds B1 et B2 dans les cuves de réchauffage et de refroidissement jusqu'aux récipients les plus bas dans ces cuves; une faible élévation ultérieure de ces cuves affranchit les dispositifs de blocage des têtes et des récipients les plus bas.Les cuves de réchauffage et de refroidissement sont maintenant abaissées de la hauteur d'un réoipient,en même temps que le four de traitement est élevé de la même distance jusqu'à la;tête 0 par quoi tout le système est de nouveau;
en fonction et toutes les cuves sont en position pour le prochain déplacement,
De la description qui précède,il ressort que les mouvements s'opèrent de façon telle qu'une élévation du four de traitement a lieu en même temps qu'il se produit ,un abaissement des cuves de réchauffage et de refroidissement par là,les masses mobiles sont balancées de manière que les mouvements n'exigent qu'une assez faible dépense d'énergie,
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Il va de soi que la construction de four décrite ci-dessus peut être variée en détail sur plusieurs points, particulièrement en ce qui concerne les dispositifs mécaniques qui servent à fixer les récipients dans certaines positions, à effectuer eleu déplacement et leurs mouvements glissants.
De morne,il va sans dire que le mouvement des gaz,dans les diver -ses cuves ne s'opère pas nécessairement de haut en bas dans le four de traitement et de bas en haut. dans les cuves de réchauffage et de refroidissement.mais qu'on peut obtenir le même! effet en dirigeant les gaz en sens inverse. le four à cuve décrit ci-dessus peut servir en général, pour le traitement de matières solides par des gaz,tel que par exemple à tout genre de grillage,aux rédactions par des gaz,au traitement de mélanges gazeux par des catalyseurs solides etc...Le four peut servir pour des matières granuleuses de grosseur quelconque,pour des matières pulvérulentes après agglomération ou briquettage.
La distribution de la charge sur plusieurs récipients a pour effet que les matières ne sont exposées qu'à de légères pressions.on évite complètement l'écrasement et l'effritement des matières,ce qui se produit cependant si facilement dans les fours à cuve de construction ordinaire.
pour l'agglomération ou le briquettage des matières, un liant faible suffit pour éviter la. désagrégation des matières.Déjà,un briquettage par pression seulement sans cuisson subséquente est tout à fait suffisant.De plus,le* matières se trouvent parfaitement au repos dans les récipéents La perméabilité aa gaz n'est pas altérée au cours de l'opéra- tion,comme dans les fours à cave du type ordinaire où. la charge descend de façon très irrégulière et incontrôlable.
Toutes les perturbations dans le fonctionnement qui s'ensuivent, sont évitées selon l'invention.Le traitement des matières par le gaz est toat à fait uniforme,dans la masse entière.Des réparations au four peuvent être accomplies sans arrêt, -va que des récipients devenus défectueux pendant la
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-marche du four .peuvent être remplacés par de- nouveaux récipients de réserve.
De ce qui a été dit ci-dessus,il ressort que le nouveau four ,tout en conservant les .avantages du four à cuve du type ordinaire.permet de traiter par des gaz,les matières solides qu'on ne peut manier dans les fours à cuve 'jusqu'ici en usage.