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Procédé et appareil pour la fabrication de poussière de zinc.
La. présente invention concerne la fabrication de la poussière de zinc et elle a pour but de fournir certains perfectionnements à la condensa.tion de la. vapeur de zinc métallique en poussière de zinc et da fournir un appareil perfectionné à cet effet. L'invention envisage plus parti- culière-ment un procédé continu perfectionné pour faire de la poussière de zinc de dimensions fines et uniformes des particules et avec une faible teneur en oxyde de zinc, ain- si qu'un a,ppareil perfectionné pour la réalisation du procé- dé en pratique.
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La poussière de zinc est du zinc métallique fine- ment divisé. Les produits de poussière de zinc.du commerce contiennent habituellement de petits pourcentages d'oxyde de zinc, la valeur de la poussière de zinc dépend, dans une certaine mesure tout au moins, de sa teneur en zinc métalli- que et, pour certaines applications, elle est considérable- ment diminuée pr la présence d'oxyde de zinc. Une des ca- ractéristiques de la présente invention est qu'elle permet la production de poussière de zinc contenant un pourcentage très petit et pratiquement négligeable d'oxyde de zinc.
La poussière de zinc a jusqu'à présent été obte- nue de façon incidente et inévitable comme sous-produit dans la production du zinc dans les fours à zinc ordinaires et elle-est recueillie dans des allonges attachées aux conden- seurs de zinc usuels. Ce sous-produit de poussière de zinc est habituellement connu sous le nom de poudre bleue et est de qualité inférieure.
La poussière de zinc du commerce est ordinairement produite par le fait qu'on volatilise du zinc métallique dans une cornue ou une bouteille en graphite et qu'on conduit la vapeur du zinc résultante dans un condenseur ou une caisse où elle est rapidement refroidie à une température inférieu- re au point de solidification du zinc de façon à former de la poussière de zinc solide et non du zinc fondu. Cette opé- ration est habituellement effectuée par charges, c'est-à-di- re qu'elle est discontinue. La cornue est chargée de zinc métallique et après que la charge a été sensiblement volati- lisée, la cornue est ouverte, le résidu est raclé et la pous- sière de zinc produite est enlevée de la caisse. La cornue est alors rechargée et le cycle d'opérations est répété.
Ce fonctionnement par charges entraîne les inconvénients
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particuliers suivants :
1.- Bris excessif des cornues par les variations ther- miques rencontrées pendant leur chauffage et leur refroidissement périodique.
2. - Perte de zinc dans les résidus de la. cornue qui doi- vent être raclés après chaque opération.
3.- Oxydation excessive de la poussière de zinc, due aux circonstances suivantes : a) La caisse ou condenseur est périodiquement rem- plie d'oxygène atmosphérique pendant l'opération de sa vidange. b) L'air atmosphérique tend à s'infiltrer dans la caisse pendant la dernière phase de la distilla- tion lorsque l'arrivée de vapeur de zinc diminue au moment où la charge de zinc métallique dans la cornue approche de l'épuisement. c) Les quantités relativement petites de zinc enle- vées de la caisse alors qu'elles sont chaudes s'oxydent facilement pendant la manipulation.
4. - La distillation du zinc n'est pas efficace vu que le bain de métal fondu diminue graduellement pendant l'opération et que seule une petite quantité de zinc se trouve dans la cornue pendant les dernières phases de la distillation.
A cause de ces facteurs, les frais de fonctionne- ment de la méthode par charges, pour la production de pous- sière de zinc telle qu'elle est pratiquée ordina.irement jus- qu'à présent sont élevées.. La présente invention a pour but de surmonter ces difficultés et elle envisage un procédé con- tinu de fabrication de poussière de zinc de dimensions fines et'de particules uniformes a.vec une faible teneur en oxyde
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de zinc,: L'invention est caractérisée par la condensation de zinc métallique en poussière de zinc dans'-une chambre sensiblement étanche aux gaz et sous une pression de gaz sensiblement uniforme et constante.
Dans la forme préférée de l'invention, la chambre de condensation sensiblement étan- che aux gaz, ou la caisse, communique avec un réservoir con- tenant un gaz inerte pour la vapeur de zinc, tel que l'azote et le volume du réservoir est modifié automatiquement sous l'effet de changement dans les conditions du gaz de la cham- bre tendant à faire varier la pression dans celle-ci.
Les nouvelles caractéristiques de l'invention se- ront mieux comprises à la lecture de la description qui suit, faite conjointement avec les dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en élévation de profil d'un appareil conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en plan de l'appareil, vu du dessus.
On a indiqué schématiquement au dessin un four 5 de construction usuelle comportant une ou plusieurs cornues 6 de distillation du zinc. Un pot de chargement 7 communique par un conduit 8 avec l'intérieur de la cornue. La cornue 6 est reliée à la chambre de condensation de poussière de zinc ou à la caisse 9 par un conduit 10 montant de préférence de la cornue à la caisse, comme on l'a indiqué à la figure 1.
La caisse 9 est de préférence construite en tôle avec des joints soudés, à part ce qui est expliqué ci-après, et elle est montée de façon appropriée sur des supports en maçonnerie ou des supports analogues. La caisse représentée au dessin est un parallélipipède rectangle mais peut avoir n'importe quelle configuration appropriée. Le sommet de la caisse est pourvu d'un couvercle amovible 11 déposé dans un
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joint 12 garni de sable fin. Ce couvercle étanche fournit une soupape de sûreté pour les explosions qui peuvent se pro- duire à l'intérieur de la caisse.
L'extrémité de la caisse voisine du conduit 10 communique à sa partie inférieure avec un puits 13 recueil- lant le zinc en morceaux. L'ouverture entre la caisse et le puits 13 peut être fermée par un registre étanche 14.
L'accès au'puits 13 est rendu possible par une porte 15. Le fond de la caisse au-delà du puits 13 est pourvu d'une série de trémies 16 dirigées vers le bas et fermées à la partie inférieure par des registres étanches 16'.
Une tuyauterie de gaz 17 pourvue d'ouvertures de nettoyage 18 relie l'extrémïté de la caisse, éloignée du conduit 10, à un réservoir à gaz 19. Le réservoir à gaz con- siste en une caisse inférieure cylindrique 20 dans laquelle coulisse verticalement une cloche cylindrique ou caisse su- périeure 21; l'espace annulaire entre les deux caisses 20 et 21 est pourvu d'une garde hydraulique 22. La cloche 21 est équilibrée par un contrepoids 23. Le contrepoids est en- fermé dans un logement 24 et est relié à la cloche par un câ- ble 25 passant sur des poulies 26.
Le conduit 10 à vapeur de zinc pénètre dans la caisse en traversant une plaque 27 montée de façon amovible sur l'extrémité de la caisse. Des plaques ayant différentes ouvertures sont prévues pour recevoir différentes dimensions de conduits ce qui permet une variation de la dimension de l'orifice pour introduire de la vapeur de zinc dans la cais- se. Un trou de regard 28 est prévu dans un côté de la cais- se près de l'extrémité de sortie du conduit 10 en vue de per- mettre l'accès au conduit en vue de le maintenir propre et ouvert. Pendant les opérations normales, le trou de regard 28
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est fermé par lutage ou d'une manière analogue.
En vue de permettre une augmentation de la longueur de la.'caisse, si on le désire, la paroi d'extrémité éloignée du conduit 10 est fixée aux parois de côté, de sommet et de fond par des extrémités repliées en forme de brides 29 boulonnées ou fi- xées autrement de manière appropriée. Les autres joints du métal de la caisse sont soudés de sorte que la caisse dans son ensemble est sensiblement étanche au gaz.
Dans la mise en pratique de l'invention au moyen de l'appareil représenté par les dessins, un volume appro- prié de zinc métallique fondu est constamment maintenu dans la cornue 6 par le fait qu'on fournit périodiquement du mé- tal fondu à la cornue par le pot de chargement 7. Le zinc métallique fondu est progressivement évaporé par la chaleur fournie par le four et la vapeur de zinc résultante passe dans la caisse 9 par le conduit 10 dirigé vers le haut. Les particules relativement grandes ou les gouttes de zin@ qui ont pu se former par condensation de la vapeur dans le con- duit 10 refluent par le conduit dans la cornue par suite de l'inclinaison du conduit. Les gouttelettes relativement grandes de zinc fondu sont ainsi empêchées d'entrer dans la caisse.
Les grosses particules de zinc qui se forment im- médiatement après que la vapeur de zinc est entrée dans la caisse descendent sur la porte coulissante 14. De temps en temps, la porte coulissante 14 est manoeuvrée pour permettre aux grosses particules s'accumulant sur celle-ci de tomber dans le puits 13 recueillant les morceaux de zinc, et ce zinc en morceaux est enlevé du puits par la porte 15 suivant qu'on le désire ou que c'est nécessaire. La poussière de zinc de dimensions plus fines se dépose dans les trémies 16, le produit le plus fin étant recueilli dans les trémies les
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plus éloignées du conduit 10 à vapeur de zinc. La poussiè- re de zinc produite est enlevée périodiquement des trémies par la manoeuvre des tiroirs 161 qui peuvent, si on le dé- sire, constituer un sas.
La caisse 9 et le réservoir à gaz 19 sont de pré- férence remplis d'un gaz approprié inerte pour la. vapeur de zinc avant le commencement de l'opération de production de poussière de zinc. La caisse et le réservoir peuvent par exemple être remplis d'a.zote. Si on le désire, l'opération peut être commencée avec la caisse et le réservoir remplis d'air atmosphérique; dans ce cas l'air est bientôt privéde sa teneur en oxygène par oxydation des vapeurs de zinc en oxyde de zinc. L'oxyde de zinc ainsi produit au début est de préférence enlevé des entonnoirs 1,6 de façon à éviter de souiller la poussière de zinc produite dans la suite. Après que l'oxygène atmosphérique a été consommé et ainsi enlevé de l'atmosphère gazeuse de la caisse et du réservoir, une atmosphère d'azote règne dans ceux-ci.
Cette formation ini- tiale d'oxyde de zinc peut être évitée par un balayage de l'air de la caisse et du réservoir au moyen d'azote ou d'un autre gaz inerte pour la. vapeur de zinc, avant le commence- ment de l'opération de production de poussière de zinc.
Le réservoir à gaz compense 'les changements dans les conditions ,du gaz à l'intérieur de la caisse, tendant à augmenter ou abaisser la. pression de service du gaz dans cel- le-ci. Lorsque la pression du gaz dans la caisse diminue pour une raison quelconque (par exemple à cause d'une dimi- nution de la, vitesse de volatilisation du zinc, due à l'in- troduction dans la. cornue de zinc métallique relativement froid venant du pot de chargement 7) le gaz et la vapeur à l'intérieur de la caisse tendent à se contra.cter en volume pa.r suite du refroidissement.
La. pression réduite résultant
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de cette contraction du volume de gaz tendrait à permettre à de l'air d'entrer par les joints qui peuvent ne pas être entièrement étanches aux gaz, s'il n'y avait pas l'arrivée d'azote ou d'un autre gaz inerte approprié qui est fourni à la caisse en venant du réservoir à gaz. Lorsque la cais- se s'échauffe de nouveau, le gaz est renvoyé dans le réser- voir, la cloche mobile 21 du réservoir à gaz permet automa- tiquement au volume du réservoir de changer sous l'effet des variations des conditions du gaz à l'intérieur de la caisse, tout en maintenant une pression de gaz sensiblement constan- te dans la caisse.
Cette pression de gaz dans la caisse est légèrement en excès sur la pression atmosphérique pour réduire au minimum la possibilité d'entrée d'air dans la caisse par les joints qui peuvent ne pas être parfaitement étanches aux gaz.
La poussière de zinc produite conformément à la présente invention est en particules fines et contient au- delà de 98 % de zinc métallique. Les dimensions des parti- cules de la poussière de zinc varient en raison inverse du volume de la caisse de sorte que la dimension des particules peut être réglée en pratique par variation du volume de la caisse. Par exemple avec un'volume de caisse de 5m3,4 envi- ron, dans lequel 900 Kgs de poussière de zinc étant conden- sées par journée de 24 heures, on a produit dans la mise en pratique réelle de l'invention une poussière de zinc dont 99 % passaient à travers un tamis normal de 325 mailles.
Avec une caisse de 2m3,45 de volume, fonctionnant dans les Blêmes conditions, 92 à 93 % de la poussière de zinc produite passaient à travers un tamis de 325 mailles. La poussière de zinc recueillie dans les entonnoirs voisins du point d' entrée de va.peur de zinc est relativement plus grosse pour ce qui concerne les dimensions des particules que la poussière
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de zinc recueillie dans les entonnoirs plus éloignés du point d'entrée de la vapeur de zinc et, en conséquence, il est ainsi possible de produire de la poussière de zinc ayant des dimensions progressives des particules.
REVENDICATIONS:
1.- Le perfectionnement à la condensation de vapeur de zinc métallique en poussière de zinc, consistant à conden- ser la va.peur de zinc en poussière de zinc dans une chambre sensiblement étanche au gaz, et à maintenir au moyen d'un gaz inerte vis-à-vis de la vapeur de zinc une pression de gaz sensiblement constante dans cette chambre.
2.- Le perfectionnement à la. condensation de va- peur métallique de zinc en poussière de zinc, consistant à condenser la vapeur de zinc en poussière de zinc dans une chambre sensiblement étanche a.ux gaz communiquant avec un réservoir contenant un gaz inerte vis-à-vis de la vapeur de zinc, et à maintenir sensiblement constante la pression du gaz dans ce réservoir.
3.- Le perfectionnement à la, condensation de va- peur métallique de zinc en poussière de zinc, consistant à condenser la vapeur de zinc en poussière de zinc dans une chambre sensiblement étanche a.ux ga.z, communiqant avec un réservoir contenant un gaz inerte vis-à-vis de la va.peur de zinc, et à maintenir dans ce réservoir une pression sensi- blement constante de gaz, un peu supérieure à la pression atmosphérique.
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