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Mémoire descriptif à l'appui de la demande de brevet pour : "PROCEDE DE PRODUCTION DE ZINC A PARTIR DE MATIERES ZINCIFERES AU FOUR A CUVE, OU FOURS SIMILAIRES A CHAUFFAGE DIREOT".
Les matières zincifères, comme par exemple les résidus des moufles ou cornues, les soories des fours 4 ouve'à plomb, les résidus de grillage de pyrites, les minerais de cuivre et de plomb zincifères, sont actuellement dézinguées de préférence suivant le procédé Waelz.
Dans ce cas on obtient le zinc sous forme d'oxyder On a aussi déjà utilisé dans de nombreux cas le four à cuve pour le traitement de telles matières, afin de pouvoir obtenir la matière non volatile immédiatement sous forme fondue, le cas échéant métallique;
- On fit travailler ces fours à cuve à gueulard chaud, en provoquant par accès d'air la combustion des gaz d'oxyde de carbone et la transformation complète du zinc en
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oxyde de zino On a aussi déjà traité de la matière zinoifère, avec volatilisation du zinc, dans des hauts-fourneaux, ou dans des gazogènes semblables à, des fours à cuve, en précipitant la poussière hors des gaz combustibles dans des dispositifs à ruissellement d'eau ou au moyen d'autres séparateurs, afin de pouvoir utiliser le gaz;
Dans ces cas, on obtint une poussière facilement inflammable à. l'air, que l'on soumit,après flambage, au oonvertissement usuel en zino dans le four de réduction de zinc,- Dans tous ces procédés,seul le métal non volatil pût être obtenu directement sous forme métallique, tandis que la matière zinoifère récupérée des gaz de cheminée dû être soumise un processus de réduotion ultérieur.
Suivant l'invention on parvient à obtenir une grande partie du zinc contenu dans les poussières de fumées, directement sous forme téguline, c'est à dire sans réduction subséquente.
Conformément à l'invention le procédé de volatilisation est conduit de manière, à. ce que le zinc soit complètement expulsé hors de la charge et qu'il soit contenu, en plus grande partie sous forme métallique, dans les gaz de cheminée, par exemple,la charge de coke dans le four à cuve est correspondam- ment augmentée. Alors le zinc est séparé par vote sèche des gaz fortement réducteurs, et la poussière formée ,est refroidie dans une atmosphère réductrice ou neutre à une température telle (par exemple en dessous de 80 ,avantageusement en dessous de 30 C), qu'elle puisse être portée au contact de l'air sans subir une oxydation particulièrement marquée et sans s'enflammer.
On a fait la constatation surprenante, que d'une poussière de fumée ainsi obtenue le zinc y contenu sous forme métallique peut être récupéré presque sans reste, sous forme de zinc fondu, par fusion-dans un tambour extérieurement chauffé,- par exemple suivant le procédé Thede (brevet allemand N 608.836),- à des tempes ratures situées au :dessus du point de fusion du zino mais ne le dépassant utilement que de peu, 0' est à dire seulement d'environ 100 C.
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par exemple, des minerais de f er zincifères sont fondus au haut-.fourneau aveo une charge de coke dépassant d'environ de 40-60% la charge normale de coke pour minerais de fer.
De cette manière on parvient non seulement à faire passer sans reste le zinc contenu dans la charge, hors du four dans le gaz du gueulard, mais aussi à assurer une faible proportion d'anhydride carbonique dans le gaz;, Naturellement une récupération complète du zino sous forme de poussière de zinc n'est pas possible, parce que l'anhydride carbonique se formant dans le hautfourneau, ainsi que la vapeur d'eau, provoquent.,lors du refroidissement, une oxydation subséquente d'une partie de la vapeur métallique du zinc; Par la séparation sèche subséquente suivant l'invention, toute oxydation ultérieure lors du refroidissement accompagnant la séparation est évitée.
Une poussière ainsi obtenue perd. lors du refroidissement subséquent, ses propriétés pyrophores et peut alors être directement mise en valeur comme zino métallique par le procédé de fusion: Le zino oxydé présent dans la séparation n'est naturellement pas réduit lors de ce processus de fusion.mais doit être traité de la manière usuels le;:
Dans le procédé suivant l'invention il est utile d'éviter une teneur relativement élevée de la charge en chlorures,parce que par la présenoe des chlorures la rendement en zino métallique est considérablement diminué .Il est aussi nécessaire que la poussière de fumée entre aussi sèche que possible dans le tambour rotatif, dans lequel le zino est fondu
Outre les hauts....fourneaux et les fours à cuve on peut employer pour le procédé suivant l'invention aussi d'autres fours, par exemple des convertisseurs avec grille, des fours tubulaires rotatifs, des hauts fourneaux électriques et des fours similaires, naturellement à condition que la volatilisation se fasse de manière à ce qu'il se forme du zinc métallique et des gaz fortement réducteurs., Les fours électriques à cuve et similaires,
qui fournissent dans le traitement des matières zincifères du zino sous forme de vapeur métallique, mais avec lesquels une condensation de la vapeur de zinc en zino régulin notait jusqu'à présent
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pas possible on rencontrait des difficultés considérables, sont utilisables de manière que les corps solides sont précis pités hors des gaz du four sous formes de poussière et que la poussière sèche est soumise, après refroidissement oonvena- ble, à la fusion en zinc métallique;
Avec certaines matières de départ on ne peut pas toujours éviter,en cas d'emploi de fours à cuve, la formation d'accro- chages dans le gueulard;
Dans ces cas, on s'est souvent tiré d'affaire en ajoutant du sel commun à la charge, pour pouvoir enlever les croûtes de zinc accrochées au gueulard en les faisant passer à la forme facilement volatile de chlorureôm d'oxychlorure de zinc. Oe mode de travail est désavantageux dans le procédé suivant l'invention, parce que la possibilité d'obtenir du zinc métallique par voie directe diminue suivant la proportion de chlorure ajouté. Dans le procédé suivant l'invent ion on peut toutefois facilement parer à cette difficulté en prévoyant des ouvertures obturables de travail dans l'enveloppe du haut fourneau au voisinage du gueulard.
Les accrohages qui peuvent encore se former quelquefois dans le procédé suivant l'invention à la partie supérieure du four,sont alors enlevés à certaine intervalles de temps,parexemple d'environ 6 à 8 semaines, en laissant descendre la charge du four, en détachant les accrochages et en les enlevant du four par les dites ouvertures, de sorte que les perturbations de travail ne sont plus à crain dre.
EXEMPLE D'EXECUTION,'
Des résidus de grillage de pyrite de Meggen, d'une teneur d'environ 50% de f er et de 8-9% de zinc , ,qui furent préalablement portés par agglutination,par exemple sur l'appareil d'agglutination Lurgi, à une teneur aussi faible que possible en soufre et à l'état de moroeaux, furent fondus au haut-fourneau avec une charge de ooke de 12-1400 kg par 1000 kg de fonte brute, Dans le dispositif de dépoussiérage on obtint une poussière de fumée oon. tenant en myenne 50-70% de zinc métallique.
La composition du
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gaz de gueulard était d'environ.35% de 00.,,3-4% de il!. ,et de
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jazz de OOa d'une puissance calorifique d'environ 1000 aa.;/Ig:.
La température au gueulard était entre 300 et 500 0 ( La poussiez re de fumée fût refroidie, à l'état seo, ,à 50 C et fût ensuite traitée dans un tambour rotatif suivant le procédé Thede(bre-
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vet allemand N 608r836).Ï On parvint ainsi à obtenic par fusion 80-90%, en chiffres ronds, du zino contenu sous forme métallique dans la poussière. Les résidus avaient une haute teneur en oxyde de zinc, de sorte qu'ils constituaient une matière utilisable pour le traitement au moufle à, zinc.
Le refroidissement des poussières de fumée se fait utilement dans des récipients refroidisseurs spéciaux, susceptibles d'être mis en communication-obturable avec les chambres collectrices
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des dispositifs de ,6poussiérage; ,Les réoipients refroidisseurs sont naturellement soigneusement obturés contre l'accès de l'air et peuvent être le cas échéant transportables.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple une installation appropriée pour la réalisation du procédé suivant l'invention,;
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Le dessin représente ochématiquement et avec élimination de tous les appareils et détails non essentiels pour le procédé
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suivant l'invention,un haut-fourneau 1:" 'dans leq1el est fondu de la manière connue par exemple le minerai cité dans l'exemple,
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ou dautres matières zinoifères et ferrifèresi;
Dans le voisinage du gueulard du four sont prévues des ouvertures obturables.par
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exemple des portes; ou des ouvertures de 1"espéoe de trous d'homme 3 ,''- Les gaz du gueulard à teneur de zinc sont amenés par les conduites .7. et $ dans une installation de dépoussiérage,rrésen- tée dans le dessin à titre d'exemple par trois sacs à poussières.
Les sacs à poussières sont subdivisés par exemple .en comparti-
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ments i,1Q.,n.,tt,Í3,.!4 . par des parois de choc ±µ,16,17 et se ter" minent par les trémies à poussière 58,,,,0; Ces trémies sont obturées par des tiroirs ou dispositifs diêolusageà étanohes à. l'air aÎ,a,a3,- Des récipients que le dessin représente gous
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forme de flacons 24 et 25, peuventêtre raccordés au moyen de brides, d'une manière étanohe à l'air, aux sorties des trémies à poussière,'
Pour atteindre un refroidissement intense des gaz,les sacs à poussière peuvent aussi être refroidis par des moyens connus dans la technique, comme nervures de refroidissement,ruissel- lamant d'eau, refroidissement à l'air, ou analogues.
Des dispositifs de cette espèce n'ont pas été représentés dans le dessin, à titre de clarté, le dessin indiquant seulement par le chemin en zig zag des gaz passant par les six compartiments reliés entre eux par les trémies à poussière 18,19 et 20 et par les tuyaux 26,27 et 28,29, qu'il y a intention de réaliser un refroidissement intense. On peut aussi faire usage de plus de six compartiments à poussière, ou d'autres installations connues d'épuration de gaz, pour le dépoussiérage des gaz de haut. fourneau.
La poussière s'accumule dans les trémies 18,19 et 20 et elle est évacuée de temps en temps dans les récipients raccordés 24,25 en ouvrant les vannes 21,22,23. Après fermeture de ces dernières les récipients 24,25 sont également immédiatement formés aux accès d'air; On peut aussi procéder de manière à laisser se remplir les récipients 24,25, après avoir ouvert les Tannes ou tiroirs 21,22,23 à refermer ensuite d'abord ces derniers et attendre pour la déoonneotion des récipients jusqu'à ce que la matière y contenue soit bian refroidie.
Il est évident qu'on n'est pas lié à un système déterminé de refroidissement ou de séparation de poussières;Mais il est nécessaire que l'appareillage employé permette d'évacuer la poussière par éclusage tout en empêchant les entrées d'air dans le système. Pour empocher que la poussière évacuée du système sépay rateur n'offre à l'air une grande surface, il a été trouvé utile de 1'évacuer dans des récipients de l'espèce de flacons et de ne pas remplir complètement ces derniers'1 de poussières;
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La poussière recueillie dans les récipients 24,25 est ame,- née dans une installation, dans laquelle elle est fondue dans un tambour rotatif chauffe extérieurement.;
Le tambour 30 est monté de manière rotative au moyen de tourillons 31 et 32 dans les paliers 33 et 34 et est disposé dans une chambre de chauffage 35. Il est chargé de poussière par l'ouverture 36: ensuite il est étanohement fermé par exemple au moyen d'un claveau obturateur: Le chauffage se fait par les brûleurs 37 et 38 qui débouchent dans une chambre de combustion 39 située en des. sous du tambour; Les gaz de chauffage pénétrant au travers de la voûte inférieure ajourée 40 dans la chambre de chauffage pro. prement dite 35 et sont conduits au travers de la voûte ajourée supérieure 41 dans la chambre collectrice 42, de laquelle ils sortent par la cheminée 43. L'obturation latérale de la chambre de chauffage 35 est effectuée par les deux couvercles 44,45 du tambour.
La commande du tambour se fait par le moteur 46 par l'intermédiaire du réducteur de vitesse 47 dont le pignon 48 transmet le mouvement, par exemple à l'aide d'une chaîne 49, au pignon 50, monté sur le tourillon 31.
La paroi intérieure du tambour est maintenue à une température située un peu au dessus du point de fusion du zinc. Après le chargement l'ouverture du tambour est hermétiquement fermée et le tambour estmis en rotation: Par le frottement des particules de zinc les unes contre les autres et par le retour nement continuel de la matière le zinc fusionne et après un certain temps il peut être retiré à l'état liquide par coulée hors du tembour. Les rendements obtenus se montent à environ 70 jusqu'au dessus'de 90% du'zino présent à l'état métallique. Les résidus qui contiennent, à coté d'autres constituants présents dans la matière de départ ,principalement de l'oxyde de zinc, peuvent être traités en vue d'en obtenir du zino métallique suivant le procédé de distillation ou par lessivage et électrolyse.
Les portes 2, ou analogue, sont disposées aux endroits où
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se forment, suivant Inexpérience,les accrochages à teneur de zinc dans la cuve du four. De temps en temps on ouvre toutes les portes, ou quelques unes,suivant le besoin,après avoir laissé se vider la partie supérieure du four, dans laquelle sont disposées les portes ou analogue, par fusion d'une partie correspondante de la charge du four et par un réglage du chargement.
Les accrochages agglutinés aux parois du four sont ensuite détachés au moyen de ringards, ou analogue. Les accrochages détachés peuvent être laissés dans la cuve du four; Mais on peut aussi les sortir, les désintégrer et les ajouter par portions à la charge du four ou les utiliser d'une autre manière.