<Desc/Clms Page number 1>
Procédé pour la réalisation continue de préparations métallurgiques de matières premières dans la chambre de combustion.
L'invention se rapporte à un procédé pour la réalisation continue de préparations métallurgiques de matières premières dans la chambre de combustion, en particulier pour la désulfuration, le grillage chlorurant ou le séchage de minerais, de concentrés ou d'autres minéraux, et concerne des perfectionnements permettant une préparation régulière en une seule opération de la matière à préparer, par exemple pendant le grillage poussé même jusqu'au grillage à fond complet avec exclusion de toute main d'oeuvre, ainsi que de pièces agitées pendant le grillage par la matière
<Desc/Clms Page number 2>
à griller et exposées par conséquent à une forte usure.
D'autres avantages résident dans la possibilité du réglage intégralement automatique du processus de la préparation, n'exigeant, grâce à un dispositif proposé spécialement, pour ramener le courant de préparation effectué en une seule passe, qu'une construction ramassée de la chambre de combustion, ce qui permet de réduire considérablement le coût de l'installation. pour la désulfuration et le grillage de minerais, de concentrés ou d'autres matières contenant du soufre, on connaît, outre les procédés de grillage dans les klins et stalles en usage précédemment, le grillage opéré à la main dans des fours à flamme à pelletage, à chauffe directe ou par moufles.
Il est également connu de faire opérer ce travail manuel par des râbles suspendus à des chaînes, et d'un autre côté de réaliser la disposition du four de telle manière que le grillage s'opère dans différents étages d'un four à cuve de section ronde. Il est en outre connu de broyer auparavant le minerais ou autre matière à griller et de le charger ensuite dans le four, de sorte que les râbles n'ont pas à travailler à travers de gros morceaux de minérai, mais à travers une masse granuleuse pulvérulente. Il se produit alors dans la matière étalée dans la direction du mouvement de rablage des sillons offrant à l'action des gaz de calcination une surface plus grande, et dans lesquels le rablage amène successivement à l'attaque des gaz de la nouvelle matière à griller pas encore traitée.
L'inconvénient de ces dispositifs opérant avec des râbles consiste d'une part en ce que les râbles ne sont pas en état d'amener la matière à griller jusqu'au dernier
<Desc/Clms Page number 3>
grain à portée du grillage, de sorte qu'un grillage régulier de la matière n'est possible que par des répétitions succes- sves de processus de grillage, et que malgré cela en aucune façon un grillage de la matière de façon régulière ne s'effectue pas. L'autre inconvénient consiste en ce que la matière concassée préalablement cède sous l'action des râbles ses fines particules de poussières au courant des gaz de chauffe, sursature celui-ci de sorte que l'action de calcination est entravée.
Il est en outre également connu, pour éviter le mouvement de traction des râblés et les inconvénients qui en résultent, de charger la matière concassée au préalable dans un four à cylindre tournant, transportant avec un mouvement lent progressif la matière à travers une zone de flammes. Pour la chauffe d'un tel four à cylindre tournant on a proposé de disposer en de nombreux endroits répartis sur la longueur du four rotatif, des tuyères à air, à gaz et à huile, destinées à entretenir les flammes de grillage en différents endroits du four et qui attaquent ainsi la matière avec une efficacité de grillage sans cesse nouvelle.
Etant donné qu'à l'intérieur du four à cylindre de telles tuyères sont forcément recouvertes successivement par la matière à griller, et que le feu d'une flamme de grillage n'est pas praticable si elle est directement recouverte par la matière à griller, des dispositifs de commande encombrants et des tuyauteries de distribution sont nécessaires le long de l'ensemble du four, lesquels n'allument les flammes de grillage qu'au moment où la tuyère se trouve audessus de la matière en chargement.
Malgré la régularité indiscutable du mouvement de la matière à griller en chargement dans les fours rotatifs, il se produit quand même, par
<Desc/Clms Page number 4>
suite du glissement et de la turbulence provoquée par les tuyères soufflantes et celles à gaz de chauffe, dans le four rotatif des fumées poussiéreuses chargeant également l'at- mosphère du four en la bouchant, de sorte que la calcination est exposée à un ralentissement considérable, et que de plus, en cas d'une utilisation des gaz d'échappement, on doit pré- voir d'importants dispositifs de dépoussiérage, d'où la pous- sière de minerai pas toujours entièrement grillée doit être ramenée dans le four pour y subir un nouveau traitement.
Tandis que pour les fours comportant des mécanis- mes de râblage on doit enregistrer une forte usure des bras de rable et des râbles eux-mêmes, et que le remplacement en de ces pièces fonte constitue une opération malsaine, de- mandant beaucoup de temps et coûteuse, les fours à cylindre tournant de la construction indiquée plus haut, sont exposés également par suite des flammes dirigées dans l'axe du cylin- dre, à des attaques considérables de leur maçonnerie, ainsi qu'à des corrosions des pierres de tuyère plongeant par mo- ments dans la matière en train de calcination, et introdui- tes par moments dans la libre zone des flammes.
La réparation de ces dégâts à la maçonnerie est d'autant plus onéreuse que dans le cas présent, il ne s'agit pas de simples maçonneries en briques radiales, mais bien en briques à façon d'un prix élevé ayant les formes les plus variées même pour un même four.
L'invention a pour but de choisir précisément la poussière, inconvénient habituellement redouté dans la désul- furation et le grillage, en tant que support de tout le pro- cessus de grillage, mais de l'introduire dans le mouvement des flammes de telle manière que la surface importante,
<Desc/Clms Page number 5>
si favorable, de la matière pulvérulente soit exposée constamment à l'action du moyen de grillage. Le problème de l'invention consiste à maintenir pendant le processus du grillage le contact intime de ces poussières avec l'agent de grillage. La solution suivant l'invention tend, tout en maintenant un courant sous pression de gaz de calcination à insuffler le mélange à griller dans une chambre chaude,, et à procéder à toute l'opération de grillage dans ce courant chaud de calcination.
Suivant l'invention, le minérai à l'état finement broyé est insufflé, sous pression flottant dans le courant des gaz de calcination ensemble avec le corps opérant la modification chimique, dans une chambre chaude, d'où il est à nouveau aspiré tout en maintenant le courant.
L'invention propose deux réalisations. Dans la première on projette le minérai ensemble avec les moyens de calcination et de combustion en flamme tourbillonnante dans un four d'où. on l'aspire de nouveau; dans la seconde on projette le minérai ensemble avec le moyen de calcination dans une cornue chauffée à l'extérieur pour l'en aspirer ensuite.
En ce qui concerne la première réalisation on propose additionnellement d'augmenter l'efficacité du grillage en soufflant contre la flamme tourbillonnante portant les particules de minerai à griller un courant soufflant à teneur d'oxygène, de telle façon que la flamme se développe en pavillon pour former un cratère de flammes. Par cette addition on obtient l'augmentation ?brute et multiple de l'effi- caoité du grillage.
L'idée fondamentale de l'invention consiste non seulement à opérer le grillage dans un courant de gaz en mouvement, mais aussi, grâce à la grande surface des particules
<Desc/Clms Page number 6>
de poussières et au dégagement favorable qui en résulte des forces d'affinité des gaz de grillage agissant sur la matière à griller, à rendre le grillage plus spontané que jamais auparavant il a pu se faire dans une chambre de combustion.
Aux deux réalisations de l'invention, il fat ajouter la règle technique de mélanger, au besoin, les gaz aspirés du four avec les particules de minerai en suspens dans leur courant, encore une fois avec de l'air frais, et de les injecter de nouveau dans le four. Pour le premier des procédés proposés, comportant une flamme découverte, le retour des gaz aspirés s'effectue de la manière proposée déjà auparavant de la contre-projection et du soufflage en pavillon de la flamme primaire, tandis que dans le deuxième procédé, celui d'une cornue à chauffage indirect, les gaz aspirés sont ramenés à la même entrée du four que celle où leur première entrée a eu lieu.
par le moyen du soufflage en pavillon de la flamme de grillage dans la chambre de combustion et de l'introduction d'air frais, on obtient dans le cratère creux de la flamme que les particules de minérai incandescentes cèdent qdditionnellement leur propre chaleur thermique du soufre ou d'autres additions qu'elles contiennent, et exercent ainsi une influence des plus favorables sur le bilan thermique de tout le dispositif.
En appliquant les moyens proposés par l'invention, à savoir le grillage dans le courant chaud des gaz de grillage, et la possibilité de répéter une ou plusieurs fois le grillage dans ce courant, il devient possible d'obtenir un produit ne contenant plus que quelques pour cents de soufre ou d'upérer le grillage à fond, ce qui ne pouvait être réalisé avec les dispositifs en usage jusqu'à présent.
<Desc/Clms Page number 7>
Suivant l'invention il est en outre proposé de fai- re passer, après la fin du grillage, le courant des gaz de calcination contenant les particules de poussières dans un dispositif de filtrage, tandis que les morceaux plus gros- siers produits dans le four par suite de la formation de petites scories, sont transportés par le mouvement rotatif du four dans une trémie collectrice.
A cote des avantages déjà mentionnés de l'augmen- tation de l'efficacité du grillage, et de la possibilité de pouvoir pousser le grillage même jusqu'au grillage à fond intégral, les fours à cylindre tournant proposés sont exposés une usure beaucoup moindre que les dispositifs connus jus- qu'à présent, parce qu'à leur entrée les flammes ne touchent la maçonnerie du four à cylindre tournant non pas en direction radiale, mais bien tangentiellement et sous forme de tourbillons, et parce qu'il n'y a pas de changement de température, provoqué par le mouvement rotatif, de ces parties du four qui viennent se placer une fois au-dessus d'un chargement dans la chambre de combustion, une autre fois avec refroidissement en-dessous du chargement.
Un autre avantage est que la maçonnerie du four peut être établie en simples briques radiales dont la fabrication est plus simple et moins coteuse que celle de briques à façon.
D'une manière correspondante le coût de l'installation totale d'une telle installation de four est considérablement moindre.
Un autre avantage suivant l'invention peut être obtenu en prévoyant pour la chauffe du four un brûleur réglable dont l'alimentation, avec utilisation de dispositifs de réglage connus, peut être agencée de manière à être intégralement automatique. C'est en particulier une telle ins-
<Desc/Clms Page number 8>
tallation automatique qui rend le grillage indépendant de l'habileté du conducteur, de sorte qu'une opération de grillage déterminée avec un effet de grillage déterminé pourra être une fois pour toutes, établie d'avance, en ne prenant pour base que les résultats obtenus au laboratoire.
Sur les dessins annexés
La figure 1 représente une installation de grillage dans laquelle suivant la première proposition, le mélange à griller est grillé dans un courant de flammes l'attaquant direct eme nt.
La figure 2 représente un exemple d'exécution d'une installation dans laquelle le grillage s'opère dans une cornue à chauffage indirect. Dans l'installation suivant la figure 1 la matière à griller est chargée en même temps que le charbon nécessaire dans la trémie 1 d'un dispositif de concassage 2 pour y être broyé à une finesse de pulvérisation de tamis 20-40. Un aspirateur 3 aspire constamment le mélange réduit en farine, avec aspiration d'air réglable en 4. La farine est soufflée à travers la tuyauterie 5 dans la vis de projection du brûleur 6.
Dans le tuyère 7 du brûleur a lieu un mélange intime des matières employées, telles que par exemple, l'huile, les gaz, le charbon, ,des minérais ' sulfurés, avec l'air primaire et secondaire, le mélange étant en même temps mis violemment en tourbillons de sorte que la flamme, après allumage, forme une longue flamme conique tourbillonnante 8a dans le corps conique maçonné 8 du four. Sur le côté opposé du four est prévu un gueulard 8b dont la maçonnerie comporte des rigoles en hélice.
Dans la partie 8b pénètre un tube soufflant réfractaire 9 à peu près jusqu'à la base des deux cônes du four rotatif construit en four à double cône. La soufflerie loa force de l'air frais
<Desc/Clms Page number 9>
dans ce tube soufflant, tandis que la soufflerie 10, montée sur le même arbre, assure l'absorption de l'acide sulfureux dégagé et des gaz de la combustion au moyen d'une buse cylindrique qui ne participa pas à la rotation.
L'aspiration et le refoulement sont réglés, à l'aide d'un tiroir rotatif en V lOb, suivant la marche de la désulfuration désirée, de telle façon que par exemple à c8té de l'air frais, également une partie des gaz du four chargés de particules de minérai est injectée par.le tube soufflant 9 directement dans le cratère de flammes, est donc exposée encore une fois au grillage spontané et cela dans la zone la plus chaude, en addition au traitement spontané préalable dans la longue flamme tourbillonnante.
Les petites scories, les incrustations et les particules relativement grosses peuvent être évacuées en 11 par des rigoles en hélice du revêtement intérieur, pour être déversées par la trémie 11 dans les wagonnets, la matière grillée entassée dans la trémie 11 constituant alors constamment une obturation étanche à l'air et aux gaz. 12 est le conduit de refoulement allant au centrifugeur 13 constitué par une roue en étoile 14 tournant à grande vitesse dans un tamis fin en bronze formant enveloppe, à travers laquelle le courant de gaz est forcé. Le courant de gaz est ensuite envoyé sous pression dans les sacs filtrants 15 où il subit un filtrage fin.
La matière grillée projetée par la force centrifuge est retenue par le tamis bronze et s'accumule dans la partie inférieure de la trémie conique, ensemble avec les poussières tombant des sacs, ces poussières pouvant être détachées aussi par des secousses mécaniques. Les sacs sont placés dans une tour de filtration 16, étanche aux gaz, de sorte qu'en 17 un exhausteur puisse aspirer directement les gaz filtrés, en vue de leur
<Desc/Clms Page number 10>
traitement dans une fabrique d'acide sulfurique. La tour 16 dans laquelle les sacs filtrants 15 sont suspendus, comporte au-dessus des sacs un espace vide relativement grand pourvu de plusieurs cheminées d'évacuation extérieures, pouvant être réglées par des papillons d'étranglement.
L'espace vide se remplit pendant la marche de l'installation des gaz de combustion plus légers que les bioxyde et trioxyde sulfuriques, de sorte que l'azote, l'acide carbonique ou l'oxyde carbonique puissent s'échapper par ces cheminées d'évacuation, tandis que les gaz d'acide sulfureux sont aspirés à la tubulure 17 par l'exhausteur de la fabrique d'acide sulfurique. Cette disposition à l'intérieur de la tour permet déjà une séparation des gaz d'échappement, car l'oxyde de carbone d'un poids spécifique de 0,967 l'azote de 0,971, le dioxyde de carbone de 1,525 de poids spécifique seront toujours refoulés vers le haut, par rapport au dioxyde sulfurique de 2,214 et le trioxyde sulfurique de 2,765 de poids spécifique.
Les matières grillées fines et très fines, par exemple les oxydes de fer - cuivre, les oxydes de fer, les oxydes de zinc etc... sont évacués en 18 sans admission d'air, par exemple dans des wagonnets connus. Mais il est également possible, en donnant au système un emplacement plus élevé, de conduire la matière grillée encore chaude, de 11 et 18 directement à d'autres utilisations.
L'autre exemple de réalisation suivant la figure 2 montre de quelle manière une cornue 8c en forme de tube de piston, dont les parois sont avantageusement de faible épaisseur, et qui est placée à l'intérieur du four 8, y est chauffée par les gaz chauds 8a des flammes sortant du brûleur 6,7. Les gaz d'échappement, de ces flammes de chauffe sont, grâce à l'installation d'un dispositif d'échange de chaleur
<Desc/Clms Page number 11>
21, utilisés avantageusement de telle façon que de l'air réchauffé dans ce dispositif d'échange de chaleur puisse être introduit, sous l'action d'une soufflerie spéoiale en 22 dans le tuyau 9 pour être amené comme air oxydant chaud dans la cornue.
Le tuyau soufflant 9 pénètre comme auparavant dans la cornue et projette le mélange à griller, chargé en 20 sur la soufflerie 10a, contre le fond du tube en forme de piston, très fortement réchauffé par le chauffage extérieur, Les gaz de calcination avec les particules de minérai en suspens dans leur courant y sont constamment aspirés par la soufflerie 10, à la sortie de laquelle ilspeuvent, au choix, ou être filtrés, ou être de nouveau injectés dans le four.
La cornue prenant part à la rotation du four rotatif 8, les résidus du grillage, principalement des oxydes métalliques, sont sans discontinuité transportés dans la trémie fixe 11, car le four 8 et la cornue 8c comportent une inclinai. son d'environ 3 à 5 % par rapport à l'horizontaleo
De la même manière que l'invention présente est utilisée pour la réalisation du processus chimico-hermique de la désulfuration, un même procédé et une même disposition peuvent être utilisés également pour la réalisation d'autres processus de transformations chimico-hermiques.
La réalisation de l'opération de séchage, la préparation de matières premières pour la fabrication de ciments, chaux ou plâtre, sont rendues poss.ibles par une même disposition que celle décrite dans l'invention. Dans ce cas aussi, l'utilisation de la matière finement broyée en suspens dans le courant des gaz de séchage agit dans le sens d'une réduction du parcours de séchage, et par conséquent dans le sens d'une augmentation du rendement accompagnée d'une réduction des frais de l'installation,