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PERFECTIONNEMENT? APPORTÉS A LA REDUCTION'
DES MINERAIS DE ZINC.
La. présente invention est relative à des perfectionnements apportés à la.réduction de minerais, de zinc dans les. creusets au moufles couramment employés dans ce but.
L'un des objets de l'invention est de diminuer considérablement la production de poussières, de zinc et d'oxydes de zinc, et,par suite, d'augmenter considérablement la. quantité de zinc; recueilli sous forme de métal au cours de la réduction des minerais. de zinc: dans les dits creusets au moufles.
L'invention consiste en ce que des moyens déflecteurs du aaurant gazeux sont introduits- dans couverture de sortie du. creuset au moufle et/ou dans le condenseur adapté au creuset ou moufle.
L'invention consiste également en ce que les gaz et va peurs de zinc qui se dégagent dans le creuset au moufle sont obliges de traverser la charge qui se trouve dans la gueule du creuset ou moufle,, grâce à un barrage de forme appropriée enfoncé
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dans la dite charge de telle manière que-celle-ci remplisse à cet endroit toute la section du creuset ou moufle.
Avant d'enfoncer le dit barrage ou analogue dans la charge on pourra avantageusement projeter à l'avant de la charge de la matière réductrice supplémentaire, de préférence du charbon cokéfiant, demi-gras par exemple, le dit barrage ou analogue étant introduit énergiquement dans la dite matière réductrice supplémentaire.
De préférence, le dispositif agissant comme barrage présentera un plan incliné obligeant la charge ou le réductif additionnel à remonter le long de ce plan incliné pour remplir toute la section de la gueule du creuset ou moufle.
Le condenseur qui s'adapte au creuset au moufle peut être muni de moyens de refroidissement disposés substantiellement à la partie centrale de ce condenseur. Par exemple une tige ou tuyau métallique fixé. à l'une de ses extrémités à la rallonge qui coiffe le condenseur peut pénétrer dans celui-ci substantiellement à sa. partie centrale jusqu'à une certaine profondeur, Le bout du tuyau qui pénètre dans le condenseur est de préférence plein.
Le dessin ci-joint montre schématiquement et à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention.
Dans ce dessin,
Fig. 1 est une coupe longitudinale dans un creuset de réduction muni du condenseur, lequel est coiffé de la rallonge usuelle,
Figs. 2, 3 et 4 sont respectivement une vue en éléva- tion, vue en plan et vue suivant X de la fig. 1 du dispositif décrit ci-après et montré mis en place dans la fige 1,
Fig. 5 est une coupe le long de la ligne A - B de la fig. 1.
En se reportant au dessin, 1 est le creuset, 2 est le condenseur, 3 est la rallonge, 4 est une pièce exécutée de
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préférence en tôles d'acier soudées, ou. en acier aoulé, pour la, commodité du maniement et l'absence de fragilité,, mais qui pourrait aussi être .construite en n'importe quel autre matériau suffisamment réfractaire. Des trous 6 peuvent être prévus. dans la pièce 4, pour faciliter son enlèvement au moyen de crochets:.
Quand la charge, composée principalement de blende grillée et de charbon maigre, a été introduite complètement dans le creuset, on projette à l'avant de la charge, une pelletée de matière possédant un pouvoir réducteur suffisant, cette matière pouvant être du charbon du type utilisé dans la charge pour réduire le ZnO. Il y a toutefois avantage, à utiliser un charbon demi-gras possédant un pouvoir cokéfiant suffisant, qui grâce à la température régnant dans le creuset, s'agglomère dans la position de remplissage de la section de la gueule du.creuset que lui impose le placement subséquent. de la. pièce 4, tout en restant suffisamment poreux.
Le fait que ce charbon s'agglomère lui permet de rester dans une posi tion de fermeture satisfaisante, même après, que la charge a considérablement diminué, de volume, par suite de sa. réduction progressive, et cela', même si le soutien dû à la pièce 4 n'est pas entièrement satisfaisant par suite d'un placement impar- :
fait- On saisit ensuite la- pièce 4 au. moyen d'une- fourche, on l'introduit énergiquement dans' la.. charge, de façon à obliger le réductif à- remonter le long du. plan X - Y - Z (vair fig. 1) et à. venir remplir complètement l'orifice du creuset, Le- résultat obtenu est que. le mélange- de CO + Zn en vapeur produit par l'opération de réduction doit traverser- une couche- d.e réductif pur avant: de pénétrer dans le Condenseur luté; dans lavant du. creuset.
Il y a une diminution considérable, de ]-'Ordre de. 50 %, des, oxydes de zinc qui se forment dans le condenseur- et de la poussière de sine: qui se dépose plus
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loin dans l'allonge métallique et, en partie, va se perdre à l'atmosphère-. L'explication est probablement la suivante : l'opération de réduction qui se passe dans le creuset est une opération en deux phases
CO + ZnO = CO2 + Zn, et
CO2 + C = 2 CO.
Dans ces deux réactions, la première est la plus rapide, ce qui fait que les gaz s'échappant du creuset contiennent plus de CO2 que la quantité correspondant à l'équilibre C, CO, CO2, Tapeurs Zn. Il en résulte que dans le condenseur ou le mélange. gaz-vapeurs séjourne un temps appréciable, il y a. réoxydation des vapeurs de zinc par cet excès de CO2 et production d'une part, d'oxydes et, d'autre part, de poussières de zinc.
Ces poussières de zinc correspondent, en effet, au brouillard de fines gouttelettes de zinc qui se forment dans le condenseur et que le CO2 en excès oxyde légèrement en surface, ce qui empêche ce brouillard de se résoudre dans le condenseur en gras- ses. gouttes de zinc métal ;
il en résulte que une partie de ce brouillard est entraînée dans l'allonge où il se solidifie sous forme de poussière de zinc. rivant la présente invention, on oblige, par un moyen simple et économique, le mélange de CO + CO2 + Zn qui s'échap- pe du creuset, à passer à travers une matière réductrice avec laquelle il a le temps de réagir en se débarrassant de son excès de. 003. Cette matière, de préférence du charbon demi-gras cokéfiant placé dans la gueule du creuset, y est à la température la plus favorable, pour remplir les conditions exposées ciavant.
par contre, quand on essaie de résoudre le problème en utilisant un filtre de carbone ou autre matière réductrice palcé hors du creuset ou dans un récipient ad hoc en terre réfractaire introduit partiellement dans le creuset, on constate que la température est trop basse pour obtenir une réaction suffi-
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samment rapide CO2 + C = 2 CO. De plus , on constate des bouchas ges: fréquents dûs'à ce que la température n'est plus suffisante pour assurer l'absence de condensation de zinc et l'absence de production permanente de ZnO.
Le procède est même applicable avec des résulta.ts. suffi- samment satisfaisants, sans l'ajoute d'une pelletée supplémen- taire de réduatif, Il suffit d'introduire le barrage dans la partie avant de la charge. La charge contient, en effet, 35 à
40 % de réductif, or, la gueule du creuset est, de par sa.posi- tion dans le four, à une température sensiblement plus basse que le restant du creuset dans lequel l'opération de réduction s'accomplit à vive allure, tout en ayant une température suffis samment élevée pour produire la réaction désirée CO2 + C = 2 CO aune vitesse satisfaisante, tandis que la réaction'des réduction tend vers zéra.
Il en résulte que le simple fait d'obliger les gaz- et les vapeurs de traverser la charge qui garnit la gueule du.¯creuset au lieu de les laisser passer librement par dessus, sans réagir avec elle, comme cela se passe lorsqu'il n'y a pas de barrage, suffit pour éliminer de façon efficace le CO2 en exaès
5 représente (fig. 1) un second dispositif qui peut consister en une tige métallique de forme généralement quelconque-, mais qui peut simplement être constituée par un tuyau avec un haut .plein, le tout étant fixé à l'allonge métallique qui coiffe le condenseur et pénétrant au coeur de ce dernier.
L'expérience montre, en effet, que le refroidissement du aondenseur par un moyen externe a une action très limitée parce que devant agir à travers, une ]paroi réfractaire, laquelle se double rapidement à. l'intérieur d'une couche d'oxyde de zinc qui limite sa conducti- bilité: calorifique à. un taux très bas. I1 en résulte que le 00 chargé de vapeurs de zinc qui traverse le condenseur n'est animé que d'Un mouvement de convexion trop lent du fait de l'action
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des parois et que la vitesse de translation à travers le condenseur reste prépondérante ce qui, pour une allure un peu vive de la réduction, conduit à une production exagérée de poussières de zinc par manque de refroidissement et manque de dépôt sous forme de métal fondu dans le condenseur.
Le dispositif repré- senté par 5 dans la fig. 1 vient soutirer les salories au coeur ,même du condenseur, là où l'action des parois est tout à fait déficiente. Il produit donc un refroidissement intense à l'endroit désiré, lequel est d'ailleurs renforcé par le choc de la veine gazeuse sur la tige et le mouvement de convexion dû au refroidissement local dea gaz, ces deux effets ayant pour résul- tat de brasser les gaz dans le condenseur, tout en les refroi dissant, et de favoriser grandement la précipitation du zinc sous forme liquide dans le condenseur.
Les avantages à retirer de l'ensemble de ces deux dispo- sitifs simples sont très importants, étant donné que les oxydes qui se déposeraient autrement, sans le présent dispositif, dans le condenseur doivent être retraités comme du simple minerai : en ce qui les concerne, on a donc perdu totalement la dépense faite pour les transformer une première fois en zinc métal. En ce qui concerne les poussières de zinc, elles demandent des opérations coûteuses de tamisage, embarillage, etc., et se vendent malaisément. De toute façon, le refus de tamisage des poussières doit être redistillé à granas frais.