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"PERFECTIONNEMENTS APPORTES A LA METALLURGIE THERMIQUE DU ZINC"
Dans la métallurgie thermique du zinc, la réoxydation des vapeurs de zinc qui se proauit parfois très rapidement, soit aux dépens ae l'anhydride carbonique, soit aux dépens de la vapeur d'eau, diminue le rendement en métal,d'uns manière fâcheuse.
Le réauctif solide (carbone) mêlé en excès à la blende grillée, sert notamment à empêcher cette oxydation par son action sur 002 ou H20 dans la charge, mais l'oxydation peut se reproauire lors du passage des vapeurs de la cornue au condenseur. Aussi, a-t-on proposé d'insérer entre le condenseur et la cornue productrice de zinc, divers dispositifs tendant à ménager un contact avec du carbone solide en dehors de la charge.
Il a été fait d'autre part appel à la circulation en
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cycle du gaz oxyde de carbone considéré comme agent fondamental de la réauction,où il se transforme en CO2.
Zn 0 + CO = Zn + CO2 (réaction réversible).
Le C02 se régénère dans le cycle par contact avec le carbone à haute température, selon la réaction connue:
C + CO2 = 2CO (réaction réversible).
Un tel cycle pratiqué dans des appareils étanches peut donc restituer sous forme utilisable de CO, tout le carbone de réduction, et il a été constaté que la vitesse de circulation du gaz réducteur (00 peut accélérer très sensiblement la réduction.
La présente invention permettra de réaliser dans la mé- thoae de circulation en cycle gazeux, une accélération de la réduction beaucoup plus marquée, une mise en oeuvre facile de la charge et une récolte aisée des divers produits et des résidus de réduction, ainsi qu'une utilisation très favorable de l'énergie employée. La présente invention ne suppose pas nécessairement l'emploi d'un cycle gazeux fermé, elle s'accor- de aussi dans son application à l'emploi d'un courant gazeux d'oxyde de carbone s'échappant librement à l'extrémité des organes de récolte du métal.
Le procédé, tout en supprimant l'usage des cornues et creusets réfractaires usuels chargés à la main et enlui substituant celui de creusets mobiles contenant la charge et manipulés mécaniquement, ne nécessite aucun alliage ou acier spécial pour la construction du four.
A titre d'exemple, l'objet de l'invention sera décrit ci-après en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels Fig. 1, 2 et 3 représentent en coupe transversale trois formes d'exécution d'un four permettant la réalisation
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du procéaé suivant l'invention.
Le four montré en Fig. 1 se compose d'une cuve en acier coulé ordinaire, isolée intérieurement par une couche fixe de réfractaire 5. Cet-ce couche délimite une chambre où existent trois régions : un logement 1 pour le creuset mobile à fond plat où se place la charge additionnée de réauctif solide; une résistance 2 chauffant sous l'action du courant;la chambre de condensation 5 du métal, caractérisée par une sec- tion notablement plus grande et un volume important. A la partie supérieure de cette chambre, une paroi réfractaire percée sur son pourtour d'orifices pour le passage des gaz et vapeurs, sert aussi d'écran thermique pour modérer la tempé- rature de la chambre de condensation; à l'intérieur de celles ci des chicanes favorisent le contact des gaz avec les parois.
Le haut du four peut se fermer à l'aide d'une pièce ré- fractaire 4 accrochée au couvercle métallique 6 qui peuvent se soulever solidairement par l'anneau 10 quand on veut in- troauire ou extraire dans le four ou du four le creuset 1.
Les prises de courant du résistor sont refroidies par l'eau à la manière habituelle.
Le creuset de réduction est fait de graphite ou d'un mélange de graphite et de produits réfractaires.
Les chicanes de la chambre 3, ainsi que les écrans qui les surmontent sont également en graphite ou réfractaire.
Le gaz réducteur entre par la tubulure 7, y est ou non préchauffé par un résistor auxiliaire 8, puis vient au contact de la face inférieure très chaude de la pièce 4 en ralentis- sant sa marche, vu la grande section réservée au creuset ; il pénètre donc déjà chaud dans la masse à réduire, en descendant @ à travers elle, sa température allant continuellement en
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croissant, puisqu'il approche de'la source chauffante 2. De cette façon, le mélange gazeux qui traverse le fond du creuset est aussi pauvre que possible en Ce'et aussi riche que possi- ble en zinc, car il s'est trouvé incessamment en présence de carbone libre, avec lequel CO2 réagit d'autant plus vite que la température est plus élevée.
Il ne peut donc y avoir ni rétrogradation de la réduction, ni réformation d'acide carbonique. Le courant descendant de gaz et vapeur se réchauf fe encore au passage du résistor et pénètre immédiatement dans les canaux également bien chauffés qui donnent accès à la charnu bre de condensation.Grâce à cette disposition, il a été possible d'éviter tout phénomène de bouchage par les mélanges d'oxyde de zinc et de zinc qui ont, dans d'autres dispositifs, donné de grosses difficultés.
Les gaz, une fois dans la chambre, ralentissent leur marche considérablement et l'on peut agir sur la température de la chambre de plusieurs façons : par l'épaisseur et la conductivité thermique des écrans i, par l'épaisseur de la paroi 5 autour et au fond de la chambre, par ses dimensions et par le volume de gaz qu'on y appelle à la température considérée.
En sortant au bas de l'appareil en 18, les gaz pénètrent dans une allonge de sûreté avec tampon de débouchage où peuvent se déposer des poussières de zinc ; nappe métallique fluide du condenseur peut être soutirée en 9. exemple : Dans un four à cuve de 70 cm. de diamètre et 70 cm. de haut, selon Fig. 1, chauffé au préalable à 11000, on introduit successivement 1 à 12 h. 45 puis à 15 h., deux charges de blende supergrillée à 60,6% Zn. de 2 Kilogs chacune, plus 700 grs. de graphite dans un creuset de graphite de 5 li- tres;6 de capacité.
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1ère charge sortie à 15 h. Réduction de 99,1% de zinc total. Les résidus contiennent encore 11,6 de Zn.
2 charge sortie à 17 h.15. Réauction de 98,1 % du zinc total. Les résidus contiennent encore 22,7 de Zn.
Teneur en gaz CO2 dans le premier quart d'heure atteint 2% pour 1 et 1,4 pour 2 et s'abaisse rapidement jusque 0,4- 0,6% en 1 et en 2. Le dégagement de 00 atteint 460 litres à l'heure au maximum pour la charge 1,415 litres pour la charge 2. Profondeur uniforme de la charge, environ 6 cm. au début.
Température finale 1100 .
La mesure du 00 montre que la réduction se réalise à raison de 75% du zinc total durant la première heure et demie.
L'appareil décrit en référence à la Fig. 1 permet donc d'obtenir dans un intervalle de temps très court, une réduction parfaite sans dépasser des températures de 1100 . La réduction se faisant en couches peu profondes de la charge, uniformément étalée au-dessus de la source de chaleur, l'uniformité de ré- duction y est complète ; lesvapeurs de zinc plus lourdes que le gaz sont facilement entraînée vers le bas et trouvent ainsi tres aisément la voie de la condensation.
Il est bon de faire observer que les chiffres ci-dessus aonnés sont obtenus avec du graphite Acheson comme réductif, c'est-à-dire avec un carbone sans cendre, mais moins apte à réagir avec l'anhydride carbonique que le réductif industriel, Comme l'indiquent toutes les recherches des auteurs. Il en résulte qu'avec le réductif industriel, le temps de la réduction peut encore être sensiblement abrégé.
L'uniformité très grande de la réduction dans toute la charge du creuset de "l'appareil montré en Fig. 1 (le volume de la charge, pendant laréduction diminue très considérablement et elle s'affaisse régulièrement dans le creuset), permet de
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réaliser les conditions de réduction analogue, avec un courant ascendant de gaz, comme montré en Fig. 2, le gaz réducteur passant cette fois à travers le résistor avant d'atteindre la charge.
Dans ce cas, la réaction progresse à partir du fond du creuset et le gaz très chaud apporte son excédent de chaleur dans les parties hautes de la charge. Le résistor 2' qui reçoit les gaz par le bas, transmet dans cette direction une part de sa chaleur à un amas 12 de carbone où länhydride carboni- que présent, est également ramené à l'état d'oxyde de carbone et la chaleur de condensation est cette fois reportée en 3' immédiatement au-dessus du creuset l' et est délimitée par des parois réfractaires de graphite et est calorifugée vers le haut.
Elle est amovible avec le couvercle, on peut donc, en ouvrant le four par l'anneau 10' pratiquér,ou bien l'introduction du creuset ou bien l'enlèvement du creuset, ou bien encore la coulée par l'orifice de coulée 11, par basculement du four, du zinc amassé dans le condenseur. De nouveau, les vapeurs de zinc sont emportées vers le condenseur amovible en un temps très court et la rétrogradation de la réduction peut être évitée. L'orifice de sortie des gaz du condenseur amovible vient se placer devant la tubulure 7 de sortie du four, raccordée elle aussi à une allonge de sûreté.
Exemple: Charge comme dans l'exemple 1, contenant 1212 gr. de zinc total.- Température entre 1100 1180 .- Réduction de la blende terminée en une heure 15 m.- Zinc restant dans le résidu: 12 gr. 27, soit 99,1% de réduction.- Teneur en zinc du résidu: 1,47%.
Le résidu est séparé magnétiquement en deux parties.
Partie magnétique : 1,49% de Zn - non magnétique: 1,44%.
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Dans les dispositifs précédents, l'expérience montre que la plus grande partie du zinc, environ 75% est déjà enlevée à la charge durant la première heure et demie (Ex. I) durant la première haute (Ex. II). Il en résulte que pendant une notable partie de la marche, les quantités de zinc qui peuvent parvenir au condenseur sont nécessairement réduites dans une large mesure. Cette condition très défavorable et qui existe aussi au maximum dans la métallurgie courante, a notamment pour conséquence d'empêcher la condensation du zinc à l'état liquide quand la concentration .des va- xxxxxxxxxxx peurs de zinc. devient trop faible; elle aboutit nécessairement à des pertes notables d'énergie.
Ces conséquences peuvent être évitées facilement grâce à la présente invention,par la mise en liaison, comme montré en Fig. 3, d'un four du type montré en Fig. 2, avec un four du type montré en Fig. 1. Le condenseur amovible du four suivant Fig. 2 doit être remplacé par un couvercle 4 analogue à celui du four suivant Fig. 1.
Ces deux fours sont accouplés par leur tubulure 7. Le four 1 fonctionne exactement comme il a été dit, le courant gazeux y étant descendant, mais sa chambre de condensation et son allonge servent de collecteurs communs pour le zinc des deux fours.
On charge d'abord le four 1 qui fonctionne comme il a été dit, avec la différence que le gaz réducteur a déjà traversé en montant le four II déjà chaud, mais encore dépourvu de charge et qui, par conséquent, sert de préchauffeur.
Au moment où la réduction de la charge en I est déjà avancée, on charge le four Il qui, à son tour, fournit du zinc en abon- dance, de cette façon et en faisant dans la suite alterner les
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charges en 1 et en II après des temps convenables, ie condenseur unique du four 1 reçoit continuellement une concentration de vapeur de zinc élevée, car une des deux charges est pauvre, l'autre est riche et du zinc vapeur parvient au condenseur commun en quantité notable, et le courant de gaz est constamment dirigé de II vers I.
Donc, en réglant la température du condenseur commun convenablement, on y fera régner un régime permanent de condensation. Cet accouplement qui conduit en même temps à une grande économie d'énergie et à une condensation régulière, pourra évidemment, sans s'écarter du domaine de l'invention, être étendu à un système comportant plus de deux fours à condenseurs communs disposés convenablement.
REVENDICATIONS.
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1 - Perfectionnement des méthodes de réduction de la blende grillée par l'oxyde de carbone gazeux en présence de carbone solide en excès, permettant à la fois d'accélérer considérablement la vitesse de réduction de la blende en faisant circuler à travers elle le courant de gaz réducteur chauffé à température suffisante pour que la concentration de l'acide carbonique n'atteigne au contact de la charge qu'une valeur très faible et que les vapeurs de zinc produites ne stationnent pas dans la charge et soient emportées immédiatement dans le condenseur, la couche de minerai à réduire étant partout la même et uniformément exposée à la source de chaleur.