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" PROCEDE ET APPAREILS POUR LE TRAITEMENT DES
MINERAIS OU MATIERES SOLIDES SIMILAIRES "
La présente invention est relative à des perfec- tionnements au procédé t aux appareils pour le traitement des minerais et matières analogues.
L'invention concerne plus particulièrement le traitement des minerais ou autres matières par l'action de l'air ou d'autres gaz ; consiste en un procédé perfec- tionné et des moyens pour amener les substances qui doivent réagir en contact les unes avec les autres, dans des condi- tions qui donnent à la réaction désirée la vitesse maximum, pratiquement pendant le temps complet du traitement, tout en /
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empêchant cette réaction de devenir excessive en aucun point ; ce qui assure une plus grande efficacité et capacité et réa- lise un procédé et des moyens de commande perfectionnés.
Pour la réalisation du procédé, objet de l'inven- tion, on emploie de préférence des appareils du type bien connu : fours de grillage à creusets multiples, avec la cons- truction et les moyens de brassage habituels, mais qui com- portent des particularités nouvelles, qui permettent d'obte- nir de meilleurs résultats.
On sait, d'une manière générale, que dans le fonc- tionnement habituel des appareils du genre indiqué, la réac- tion ne commence pas jusqu'à ce que les conditions soient favorables, que la vitesse de réaction augmente rapidement, une fois la mise en route effectuée, et que la fin est len- te et incomplète; le résultat est donc qu'une partie seule- ment de l'appareil travaille au maximum, le premier et le dernier creusets contribuant relativement peu au résultat final.
Bien que le procédé et les appareils de la présen- te invention soient généralement applicables au traitement des solides finement divisés au moyen des gaz, le grillage de la blende, dans lequel le minerai est le sulfure de zinc et le gaz est l'oxygène de l'air, constitue un exemple typi- que, qui va servir à la description du procédé et des appa- reils.
Dans le grillage'des minerais de zinc, la réaction ne commence pas jusqu'à ce que la température se soit élevée au degré nécessaire, ce chauffage étant produit sans chaleur provenant d'une source extérieure, au moyen de la chaleur engendrée par la réaction, laquelle est transportée par les gaz ascendants dans les creusets supérieurs, lorsqu'on em- ploie le grillage à contre-courant, ou bien, au cas où le grillage est effectué dans le même sens que.le courant de @
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gaz, par le retour d'une partie des gaz provenant d'un creu- set chaud jusqutau premier creuset, ou encore par l'amenée de chaleur provenant d'une source extérieure, telle qu'un foyer à combustible.
Une fois mise en route, l'oxydation se poursuit à une allure constamment accélérée, elle atteint un maximum environ au milieu du four, après quoi elle se ralentit gra- duellement, au fur et à mesure que le soufre est éliminé, ce qui fait qu'on ne peut obtenir une élimination complète du soufre contenu dans la matière calcinée. De plus, au mi- lieu du four, il existe un grand excès de chaleur. L'opéra- tion de grillage, considérée dans son ensemble, produit une abondance de chaleur, laquelle, si elle était développée ou conduite dans toutes les parties du four où elle est la plus nécessaire, augmenterait la surface effective de grillage, ce qui éviterait l'échauffement excessif de la zone médiane, augmenterait la capacité, et améliorerait le produit, en ce qui concerne la quantité de soufre restante.
C'est vers ce perfectionnement qu'est orientée la présente invention.
L'inventeur n'ignore pas que des efforts ont été faits dans ce sens: on a par exemple, disposé certains creu- sets pour permettre le cheminement du minerai, ou des gaz, ou de l'un et des autres ; bien on a réalisé des moyens pour réduire la température de certains creusets. De même, l'air pour l'oxydation a été admis en certains points au- tres que la partie inférieure du four, et certains gaz chauds ont été amenés depuis des points autres que la partie supé- rieure du four ; ces efforts, tout en atténuant les cau- ses qui contrarient l'opération, ne parviennent pas à l'ac- complissement des résultats obtenus par la présente inven- tion, concernant la capacité de production d'une surface de creuset donnée, la perfection de l'élimination du soufre,et la facilité de réglage.
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L'inventeur obtient cette amélioration des résul- tats par une alimentation continuelle en minerai, en par- tie dans le premier creuset, et en partie dans un ou plu- sieurs des creusets successifs, et il règle l'importance de ces différentes alimentations selon le développement de la chaleur, là où cette chaleur est nécessaire. Ainsi, il règle le développement de la chaleur au lieu de régler la température des creusets en retirant ou ajoutant de la cha- leur ou bien en transférant cette chaleur d'un creuset dans un autre.
Il amène également l'air d'oxydation en quantité appropriée aux points requis, ce qui peut être fait par ad- mission ou injection directement depuis l'extérieur, ou bien s'il est préférable d'employer de l'air chaud, celui-ci peut être obtenu par l'air de refroidissement refoulé à travers l'arbre central et les bras, par des ouvertures appropriées, ou encore en le conduisant depuis le système réfrigérant à travers des tuyaux et en l'introduisant à travers la paroi du four aux points désirés.
L'alimentation se fait avec du minerai sec, mais non chauffé. Une alimentation avec du minerai chaud, pro- duit des difficultés qui résultent des engorgements et des réactions qui se produisent dans les canalisations d'amenée, et ces canalisations, pour conserver la chaleur, doivent se trouver à l'intérieur de la maçonnerie du four, tandis qu'a- vec une alimentation avec du minerai froid, on peut placer les conduits à l'extérieur où ils sont facilement accessi- bles. De plus, comme le procédé objet de l'invention, con- siste dans la création de chaleur, là où elle est nécessai- re, et non pas dans son transfert d'une place à une autre, le chauffage préalable du minerai n'est pas nécessaire.
On sait, d'une façon'générale, que le soufre qui reste dans la blende grillée, ne s'y trouve pas distribué uniformément ; il se trouve presque entièrement dans les plus @
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gros morceaux et au centre des parties les plus grosses. La raison en est que ces gros morceaux exigent un temps plus long pour leur oxydation que les petits morceaux, et que, avant que la réaction n'ait atteint les centres des gros morceaux, la température est tombée au-dessous du point de réaction, en raison de l'insuffisance du soufre restant dans l'ensemble pour continuer un dégagement de chaleur suffisant.
Dans les cas ou la quantité de soufre restante dans les grosses particules pourrait être particulièrement élevée, l'inventeur procède d'abord à un triage du minerai brut, en le séparant en deux ou trois grosseurs et il envoie les plus gros morceaux dans le creuset le plus élevé, ce qui fait qu'ils demeurent à l'intérieur du four pendant le temps maximum, et durant une partie de ce temps, dans les condi- tions les plus avantageuses, car la matière étant en quan- tité plus faible dans les creusets supérieurs et débarras- sée des fines qui recouvraient les grosses particules donne une meilleure exposition aux gaz oxydants.
D'autre part,les creusets les plus bas étant déficients comme chaleur reçoi- vent les grosseurs les plus fines qui peuvent être rapide- ment grillées et donnent une élévation de température, de sorte que l'oxydation continue pratiquement jusqu'au moment du déchargement.
Le système d'alimentation partielle, avec ou sans classement préliminaire, améliore grandement par lui-même la capacité et l'efficacité mais, employé avec l'admission de l'air en quantité réglée et en des points convenables, il permet de maintenir le four tout entier dans les condi- tions les meilleures de fonctionnement.
Il peut être désirable de retirer des gaz d'une partie quelconque du four, auquel cas l'alimentation d'air et de minerai peut être modifiée de façon correspondante, comme quantité et comme point d'introduction.
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Quoique la description qui va suivre s'applique à un four à creusets multiples, il doit être bien entendu que les particularités essentielles des perfectionnements peuvent, avec les modifications convenables, être appliquées plus ou moins convenablement à d'autres types, sans stécar- ter de l'esprit de l'invention.
Sur les dessins annexés:
La Fig. 1 est une coupe verticale d'un four à creu- sets multiples, disposé pour fonctionner selon l'invention, avec l'alimentation initiale aboutissant au creuset sécheur.
La Fig. 2 est une vue en plan de la partie supé- rieure du dispositif d'alimentation.
La Fig. 3 est une élévation de ce dispositif.
La Fig. 4 est une coupe de la Fig. 3, selon la ligne 4-4.
La Fig. 5 est une coupe de la Fig. 4, selon la ligne 5-5.
La Fig. 6 est un plan du dessus d'un four modifié avec un mécanisme disposé pour recevoir l'alimentation ini- ,tiale dans une auge annulaire de distribution.
La Fig. 7 est une coupe de la Fig. 6, selon la ligne 7-7.
Les Fig. 8 et 9 sont respectivement un plan et une coupe représentant un appareil modifié, avec une auge annu- laire de distribution extérieure à la paroi externe du four.
La Fig. 10 représente un appareil modifié et dis- posé pour l'alimentation de différentes matières dans les différents creusets.
La Fig. 11 est une vue de l'une des trémies de réception indiquées en 39a sur la Fig. 10 et prise à angle droit par rapport à la Fig. 10.
La Fig. 12 est une coupe de la Fig. 10, selon la ligne 12-12.
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Le fonctionnement des divers appareils représen- tés est le suivant:
La Fig. 1 est une coupe verticale transversale d'un four à creusets de grillage multiples et qui possède un creuset sécheur 0, et huit creusets de grillage: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 numérotés dans l'ordre de leur désigna- tion usuelle. On notera que les creusets à numéros impairs comportent des orifices intérieurs, tandis que les creusets à numéros pairs ont des orifices extérieurs.
Comme le type exact du four n'est pas essentiel pour le fonctionnement de la présente invention, il n'est pas nécessaire de le décrire en détail. Cependant, l'inven- teur a représenté un four à refroidissement par l'air et qui possède deux bras munis de pelles dans chacun des creu- sets, parmi lesquels ceux des creusets impairs ne sont pas représentés, car ils se projettent perpendiculairement au plan du dessin. Un bras agitateur du creuset sécheur 9 por- te des pelles 10, lesquelles agitent la couche de minerai et la font avancer graduellement vers la périphérie du creu- set, lorsque les bras agitateurs sont mis en rotation par l'intermédiaire de l'arbre Ç et au moyen du mécanisme de commande habituel D ou de tout moyen approprié.
Autour de la périphérie du four se trouvent des boîtes d'alimentation 11, à travers lesquelles une partie du minerai parvient à l'entrée du creuset 1. Ces boîtes d'alimentation sont ainsi disposées, qu'elles sont fermées contre l'échappement des gaz par le minerai qui les remplit, comme on le voit en A, chaque bras à pelles, lorsqu'il passe retirant seulement le minerai qui s'est écoulé hors de l'ou- verture inférieure B, et qui est remplacé par d'autre mine- rai qui descend depuis le dessus.
Autour de la périphérie du dessus du four, sont également disposés, et convenablement espacés, une série de
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tuyaux de chute 12 qui communiquent par des tuyaux 13 avec des alimentateurs 14. Un seul de-ces tuyaux est représenté en entier, aboutissant au creuset 5, tandis que les autres aboutissent aux autres creusets, ainsi qu'on le voit en 14a et 14b.
Ces moyens d'alimentation peuvent être disposés comme l'indiquent les Fig. 2, 3, 4 et 5, sur lesquelles 15 est la trémie de chargement, 13 le tube conducteur et 14 l'alimentateur. Bien qu'il ne se trouve pas de fermeture dans la trémie 15 ou le tuyau 13, ceux-ci sont normalement pleins de minerai et-empêchent l'échappement des gaz.
Les alimentateurs fonctionnent d'une façon inter- mittente et de la manière suivante: chaque alimentateur com- porte un cylindre creux 16, muni d'une hélice transporteuse 17, tournant à l'intérieur de ce cylindre. Cette hélice est entraînée par une roue à rochet 18, en liaison avec le cli- quet 19 et le bras 20. Le bras 20 porte lui-même la tige 21 qui sert à le manoeuvrer.
Le mouvement est communiqué à la tige 21 par le bras 9 du creuset sécheur, et de la manière suivante: un arbre oscillant 22 est disposé de manière à ce qu'un bras 23 fixé à l'une de ses extrémités soit susceptible d'être attaqué par l'extrémité du bras 9, qui porte un galet de came 24 qui vient en contact avec le bras 23. A l'extrémité extérieure de l'arbre oscillant 22 se trouve un autre bras 25, et l'ensemble des deux bras 23 et 25 et de l'arbre 22 constitue un levier coudé.
L'extrémité libre du bras 25 cou- lisse sur la tige 21, mais cette tige 21 est filetée et por- te des écrous formant butées 26 et 26a, par le réglage.des- quels on peut limiter le coulissement, le mouvement permis à l'extrémité du bras 25, étant transmis à la tige 21, qui commande la roue à rochet. Une pièce d'arrêt perforée 27 est disposée pour retenir et guider l'extrémité de la tige
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21 qui est en relation de fonctionnement avec le bras 25.
Un ressort amortisseur 27a est disposé entre la pièce 27 et l'écrou de butée 26a.
Sur la Fig. 3, le bras 9 est supposé se mouvoir de droite à gauche et arriver juste en contact avec le bras 23. Son mouvement ultérieur pousse le bras 23 vers la gau- che jusqu'à la position indiquée en traits ponctués, le mou- vement correspondant du bras 25 est indiqué de façon simi- laire par des traits pleins et des traits ponctués. Lorsque le galet-came 24 libère le bras 23 en passant au-dessus de lui, ce bras 23 revient à sa position verticale, en raison du poids de la tige 21 et des pièces qui y sont fixées et qui tirent de haut en bas sur l'extrémité libre du bras 25.
Le mouvement ainsi communiqué à la roue à rochet 18 produit une rotation partielle de l'hélice 17 à chacun des contacts du bras 9 avec le bras 23, et le réglage de la quantité de minerai alimenté est assuré au moyen des écrous-butées 26 et 26a.
Chacune des trémies 15 est munie d'une porte 28, au moyen de laquelle l'arrivée du minerai dans le tuyau 13 peut être partiellement ou totalement supprimée.
Dans le mode de réalisation de l'invention, repré- senté sur la Fig. l, le minerai est envoyé dans les creusets à passages intérieurs, mais il peut, si on le désire, être envoyé dans ceux à passage extérieur, ou encore dans cer- tains à passage intérieur et certains autres à passage ex- térieur. Les moyens d'arrivée de l'air ne sont pas représen- tés, car l'envoi de l'air dans les diverses parties d'un four est de pratique courante, et les moyens pour le réaliser, sont bien connus. Bien que l'inventeur ait représenté un four avec huit creusets, sont invention est également appli- cable à un four comportant un nombre de creusets quelconque.
Avec l'appareil ainsi décrit, l'inventeur est à
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même de mettre en oeuvre son procédé, de la manière la plus simple, en amenant le minerai, par l'un quelconque des moyens connus, dans le creuset-sécheur 0 et près de son cen- tre. La rotation des bras 9, munis des pelles 10 qui parcou- rent le creuset, pousse graduellement le minerai vers la pé- riphérie, et dans les trémies disposées autour du four en cet endroit. A l'aide des moyens indiqués, l'inventeur est à même de répartir l'alimentation entre les divers creusets, de manière à assurer les conditions de grillage les plus fa- vorables, dans l'étendue la plus grande possible du four,en évitant le grand excès de chaleur dans certains creusets et insuffisance dans les autres.
Par exemple, avec un four à huit creusets, on enverra approximativement 50 % du minerai dans le premier creuset, 35 % dans le cinquième et 15 % dans le septième ; avec un four à dix creusets: environ 40 % dans le premier, 30% dans le cinquième, 20% dans le sep- tième et 10 % dans le neuvième. Ces proportions sont sim- plement données comme indications et il est bien entendu qu'elles doivent être fixées selon les conditions de l'opé- ration, et qu'elles doivent être modifiées lorsque les con- ditions changent, l'introduction du minerai se faisant là où il est nécessaire, de même que l'air doit être introduit là où il est nécessaire pour maintenir la température et les conditions d'oxydation aussi près que possible des limites nécessaires pour obtenir les meilleurs résultats.
Les Fig. 8 et 9 représentent une variante d'un four, fonctionnant selon la présente invention, dans lequel les trémies périphériques sont remplacées par une auge 29 entourant le creuset-sécheur, des tuyaux d'alimentation 30 relient la partie inférieure de cette auge aux alimentateurs 17', ces alimentateurs sont similaires comme disposition et comme fonctionnement à ceux qui sont représentés sur les Fig. 2, 3,4 et 5.
Un bras agitateur 9' porte un galet came 24' dis- /
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posé pour venir au contact du, et déplacer le bras mobile 23', afin de produire le mouvement correspondant du bras de commande de la tige 25', monté sur l'une des extrémités de l'arbre oscillant 22', lequel bras 25' fait déplacer ver- ticalement la tige de manoeuvre 21' afin de commander la roue à rochet 18 et l'hélice transporteuse 17', de la même manière que celle décrite à propos des Fig. 2, 3, 4 et 5.
Etant donné que l'inventeur préfère ne pas ali- menter avec du minerai chaud, c'est-à-dire avec du minerai chauffé à une température voisine de celle de l'opération de grillage, et que cette opération est améliorée dans beau- coup de cas lorsque le séchage est effectué dans un appareil de séchage séparé, la forme ordinaire du creuset sécheur a été représentée dans les appareils/précédemment décrits pour indiquer un procédé d'application simple des moyens d'ali- mentation perfectionnés selon l'invention, aux fours exis- tants et déjà équipés avec des creusets-sécheurs. Dans les Fig. 6 et 7, l'inventeur représente un simple moyen d'intro- duction du minerai dans les divers creusets, dans lequel les alimentateurs sont placés au-dessus du creuset supérieur du four.
Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de transmettre un mouvement au niveau des creusets inférieurs aux points d'introduction du minerai, en raison de ce que le minerai tombe par son poids dans le tuyau 37, directement dans le four.
Dans les Fig. 6 et 7, 31 est une trémie dans la- quelle on amène le minerai, et 32 est une porte pour régler le départ du minerai depuis le fond de cette trémie. 33 est une auge annulaire dans laquelle s'écoule le minerai venant de la trémie 31, et 34 est une série de pelles fixées à un bras 35, lequel est lui-même monté sur l'arbre central C' et tourne en même temps que ce dernier, ce qui distribue également le minerai dans l'auge. Des convoyeurs d'alimen-
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tation 36, sont placés au-dessous de l'auge et communiquent avec elle par des ouvertures convenables, et ils sont mis en fonctionnement d'une manière analogue à ceux décrits à propos des Fig. 2, 3, 4 et 5, par l'intermédiaire de la roue à rochet 18", du bras de rochet 20" et du galet-came 2411 porté par le bras agitateur 35.
Ces convoyeurs entraî- nent le minerai vers l'extérieur et le font tomber dans,des tubes 37 dirigés vers le bas, dont les extrémités inférieu- res pénètrent dans les divers creusets dans', lesquels on dé- sire envoyer du minerai. Cette disposition donne toute fa- cilité pour le réglage de l'alimentation en minerai aux di- vers creusets, ainsi que cela a déjà été indiqué, le joint contre l'échappement des gaz étant réalisé par les convoyeurs 36 qui sont couverts et pleins de minerai, lorsqu'ils sont en fonctionnement.
Lorsque le minerai contient des parties relative- ment grossières qui tendent à retenir du soufre, ou quand le minerai traité a des origines diverses, et qu'une partie se grille plus lentement que le reste, l'inventeur envoie ces parties grossières ou celles de grillage difficile dans le premier creuset. De ce fait, ces parties de minerai sont, non seulement exposées aux conditions de grillage pendant le temps le plus long possible, mais pendant qu'elles sont dans les creusets supérieurs, elles sont d'autant mieux ex- posées à l'oxydation que le lit de minerai dans ces creusets, est moins épais. Lorsque l'échelle des dimensions des parti- cules de minerai est suffisamment étendue pour le permettre, et cela est souvent le cas, celui-ci peut être séparé préa- lablement en deux parties ou même davantage, par tamisage.
L'appareil pour opérer le grillage suivant cette méthode est représenté sur les Fig. 10, 11 et 12. Les par- ticularités essentielles de cet appareil sont les mêmes que dans les Fig. 6 et 7 ; l'auge annulaire 33a est divisée
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par des cloisons 38 de manière à former une série d'auges concentriques (trois dans le cas représenté).
Le minerai à griller est amené dans les trémies 39, 39a, dont il existe une pour chaque espèce de minerai.
Une porte 40 commande la décharge qui se produit sur un pla- teau horizontal 41, placé à une petite distance au-dessous de cette porte, le minerai qui se répand, sur ce plateau prend la forme d'un cône, dont les dimensions dépendent des dimensions de l'ouverture 40, de la distance verticale entre l'ouverture et le plateau et de l'angle d'éboulement du mine- rai. Le bras 35, en outre des pelles, porte des racleurs 42 disposés pour passer entre le dessous de la trémie 39 et le plateau 41 de sorte que, par sa rotation il pousse une par- tie du cône de minerai hors du plateau, ce minerai est immé- diatement remplacé par éboulement naturel depuis l'intérieur de la trémie 39, 39a après que le bras est passé.
A chacun des plateaux d'alimentation 41 est ad- jointe une trémie 43, de dimensions suffisantes à sa partie supérieure, pour recevoir le minerai qui tombe du plateau 41, et assez petite à sa partie inférieure pour que sa dé- charge se fasse seulement dans son auge particulière.
Depuis ces auges, le minerai passe par des ouver- tures dans les alimentateurs 36a, et ces alimentateurs pas- sent de préférence au-dessous de toutes les auges et commu- niquent avec elles, une porte 44 est placée sous 1.'ouvertu- re de chaque auge, en sorte qu'une insuffisance de l'alimen- tation d'un creuset quelconque peut être compensée en per- mettant à du minerai provenant d'une autre auge, de pénétrer dans les alimentateurs appropriés.