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PROCEDE ET APPAREIL DESTINES A LA PRODUCTION DU MAGNESIUM.
La présente invention, a pour objet un procédé et un ap- pareil destinés à la préparation du. magnésium par réduction thermique de composés de magnésium par le charbon.
Afin d'éviter que dans ce cas'les manières.premières se reforment à partir du mélange gazeux de Vapeur de magnésium et d'oxyde de carbone formé suivant l'équation',,
Mg O + C = Mg + CO, on aba.isse à la façon connue, si brusquement'le mélange ga- zeux à sa sortie du four, de la température de sortie de 2000 à environ 200 , que le mélange ne peut pas rester long-
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temps a des températures favorisant la reconstitution des matières premières. On atteint ce.
résultat à la maniera con- @ue, en refroidissant brusquement le mélange gazeux sortant
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du 'four en le mélangeant avec une substance inerte ou. réduc- tri'ce etien le soumettant ainsi à un refroidissement direct.
Comme agent de refroidissement brusque on peut se servir par exemple d'hydrocarbures liquides ou d'hydrogène.
L'appareil qu'on utilise pour mettre en oeuvre le pro- cède qu'on vient de décrire est également connu et est cons- ti tué par un réfrigérant à double paroi, entre les parois duquel sontmontés des tubes s'étendant dans le sens longi-
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tl1dinal,'et servant à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque. Ces tubes sont alimentes, à la partie de l'appareil la plus éloignée du four, par une tuyauterie distributrice
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C7¯l'Cll:l.va.r et 'ils débouchent danc des chcmbrec a t1J.;.:-è:
reE'. disposées suivant un cercle autour de l'orifice d'échappe- Dent des gaz de réaction sortant du four. Un agent de refroi- dissement des tubes d'amenée coule; tout en passant autour- ces tubes, entreles doubles parois du réfrigérant, l'in-
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tervalle étant divisé par des cloisons en compartiments s'é- te:::.o.arlt O(rlS 2.e:"".3 18:1:situdili::l .Ll }":frié:'r;.:-... b,t'l\.l:::; CO:i",tendant dans le sens longitudinal du réfrigérant..
Chaque com- partimentestmuni d'une tubulure d'amenée et d'un tuyau de sortie de ''.'agent de refroidissement ; en outre, on a mon- té dans chaque chambre une chicane qui conduit l'agent de refroidissement suivant une ligne sinueuse. Ce réfrigérant, assemblé' par exemple par soudage de sorte qu'il forme une
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structure unique, est relié, d'une façon éfanche aux g .* .4 , 1# 7.'Ur:L'.'.;C(: du four at revêtu extérieurement d'une cnvelo-pe en matière peu fusible.
On a cherché, évidemment) au moyen de cette disposition,
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ü.. SOUStr&iC-,. l'agent (le refroidissement brusque; avant ,.:u' il quitte les chambres à pulvérisateurs, non seulement à l'é-
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chauffement par les gaz du four, mais également à un échauf- fement par la paroi du four, la température de cette paroi étant très élevée.
Mais on oubliait ici que, par suite de l'échange intense de chaleur qui se produit entre solides et liquides, l'agent de refroidissement liquider est chauffé par le four chaud dans une mesure telle qu'il chauffe l'agent de refroidissement brusque dans une manière'aussi indésirable que s'il s'agissait d'un'échangeur de température à contre- courant, ce qui nuit considérablement, comme on l'a consta- té, à l'effet désiré, à savoir de laissersortir l'agent de refroidissement brusque dés chambres pourvues de pulvérisa- teurs à une température aussi basse que 'possible'et de ren- dre ainsi le refroidissement brusque des'gaz du four aussi efficace que possible.
En raison des inconvénients précités que présente le procédé connu suivant la présente invention, .on..introduit l'agent de refroidissement brusque, tout en le séparant dans l'espace de l'agent de refroidissement, ce dernier ne ser- vant plus désormais qu'à refroidir directement la maçonnerie du four.
Le faisceau tubulaire servant à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque est séparé, suivant la présente in- vention, du courant chaud d'agent de refroidissement par une couche de gaz, tandis que dans les appareils'connus il est situé dans le courant chaud d'agent de refroidissement sor- tant du cône de refroidissement. Le cas échéant, on peut perfectionner l'isolation ainsi réalisée.en remplissant l'in- tervalle entre le courant de l'agent de refroidissement et le faisceau tubulaire d'une matière calorifuge solide, telle que l'amiante ou la laine de verre.
La description qui va suivre et qui se rapporte au des- sin annexé représentant deux modes d'exécution 'de l'appareil,
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donnés titre d'exemples, fera bien comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un réfrigé- rant muni d'un seul organe d'alimentation pour l'agent de re- froidissement brusque.
La figure 2 représente également une coupe longitudina- le d'un réfrigérant pourvu toutefois d'un organe d'alimenta- tion comportant deux éléments pour l'agent de refroidisse- ment brusque.
La figure 3 est une coupe partielle de la partie anté- rieurs du- réfrigérant, à plus grande échelle.
Le four proprement dit ( représenté seulement en partie sur le dessin annexé ) comporte une maçonnerie 1 en matière réfractaire, par exemple en carbone ou en graphite. L'isola- tion thermique contre la paroi de support étanche en tôle de fer 3 a lieu au moyen de noir de fumée ou de charbon de bois tassé 2. ,En un endroitou en plusieurs endroits du pourtour du four sont prévus des orifices 4 par lesquels lesgaz (Mg + CO) quittent le four.
Le réfrigérant qui touche direc- tement les orifices est constitué par un cône 5 à doubles parois, par exemple en :Ce:- ; la partie de ce cône tournée vers le four forme un étranglement plus fortement rétréci que le reste. Par le tube d'admission 6 etles tubes ou pla- ques de guidage 7 montés par soudage dans le cône 1,. double paroi, on refoule l'agent de refroidissement liquide, par- exemple l'huile, afin de refroidir le plus efficacement pas- sible l'extrémité adjacente à la maçonnerie chaude du four.
L'agent de refroidissement reflue ensuite en sens inverse dans le réfrigérant et il quitte l'appareil en 8.
Le dispositif d'amenée de l'agent de refroidissement brusque est monté dans l'espace qu'entoure le réfrigérant, tout en étant séparé de celui-ci dans l'espace.
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Ce dispositif est constitué par le corps de refroidisse- ment brusque, formant un ensemble en forme de panier, qui comprend un anneau de support 9; une ou plusieurs tubulures d'admission 10 (à l'extérieur), un anneau distributeur 11, des tubes d'amenée 12 et un anneau 13 à pulvérisateur.
De préférence on boulonne l'anneau de support 9 sur la bride, à l'extrémité du réfrigérant. C'est là l'endroit uni- que. où le corps de refroidissement brusque est.mis en con- tact avec le réfrigérant. En raison de la construction en panier du corps de refroidissement brusque à pulvérisateurs, son anneau est maintenu sans autre support quelles tubes d'alimentation 12, qu'on'.monte de préférence symétriquement, de sorte qu'en tout endroit on évite un contact direct avec le réfrigérant. Le cas échéant,,on peut remplir.. l'espace en- tre les deux corps d'une matière isolante, telles que l'amian- te, la laine de verre, etc.
Lorsqu'on utilise deux ou plusieurs anneaux à pulvérisa- teurs pour l'amenée d'agents de refroidissement;.brusque, com- me on le voit sur la figure 2 qui montre un système compor- tant deux anneaux à pulvérisateurs, on ne prévoit de préfé- rence qu'un seul tube d'amenée 12 @@ pour l'anneau à pulvé- risateurs 13, le plus rapproché du four, afin que le deuxiè- me anneau à pulvérisateurs 13a,le plus éloigné du four (tu- bes d'amenée 12a, tubulure d'entrée 10a et anneau de support 9a), puisse occuper la plus grande partie possible de la circonférence. Les anneaux peuvent alors se supporter mutuel- lement, de sorte qu'on peut aussi réaliser une stabilité complète par une telle disposition.
Lorsque le dispositif, objet de la présent': invention,
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est en marche, l'agent de refroidissement parcourt, le c8ne de refroidissement à. double paroi et il empêche alors que la chaleur accumulée dans la paroi chaude 1. du four (ou dans la garniture 2) <" soit transmise au corps de refroidissement brus- que; que parcourt l'agent de refroidissement brusque, etque cet agent puisse êtrecbauffé à un degré inadmissible.
L'a- gent de refroidissement brusque, qui sur son trajet vers l'anneau à pulvérisateurs n'entre en contact (indirect) qu' avec les gaz dilués par l'agent de refroidissement brusque et déjà amenés brusquement à une température basse, sort des pulvérisateurs sensiblement à la même température que celle à laquelle il a. été amené au corps de refroidissement brus- que.
L'effet de refroidissement brusque est donc plus inten- se que dans le cas où l'on utilise l'appareil connu et il permet d'employer des quantités relativement plus faibles d'agent de refroidissement brusque pour atteindre le même degréde refroidissement, ou il permet de réaliser un refroi- dissement brusque des gaz du four à des températures plus basses en employant les mêmes quantités d'agent de refroidis- sement brusque.
L'utilisation de l'appareil, objetde la présente inven- tion, entraine encore d'autres avantages importants. Le dis- positif connu constitue un corps métallique très compliqué qui entoureun certain nombre de tubes dans un corps en tôle et comprend beaucoup d'éléments de construction, très diffé- rents de forme, qu'on doit souder ensemble. Dans l'appareil connu, la souduredes chambres pourvues de pulvérisateurs et servant à mélanger l'agent de refroidissement brusque etles gaz du four, sur le corps de refroidissement en tôle, est très compliqué.
C'est précisément la pièce intérieure, extrê- mement difficile à construirepar soudure, qui est soumise aux tensions thermiques les plus fortes. Lorsque, en raison
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de ces tensions, il se forme des fissures, l'agent de refroi- dissement (l'huile) entre dans l'intérieur du four ou dans l'agent de refroidissement brusque, ce qui, dans. les deux cas, cause des interruptions de service de longue durée.
Par contre les différentes pièces de construction de l'appareil, objet de la présente invention, non! seulement ont une forme beaucoup plus simple, mais permettent en outre de réaliser une très grande réduction des tensions dues aux influences thermiques. Il en résulte que le présent appareil est d'une construction plus simple et qu'il est;' beaucoup plus résistant dans le service que l'appareil connu.
De plus, des obstructions de pulvérisateurs ou de ca- naux dans l'anneau à pulvérisateurs entraînent,' dans l'appa- reil connu, des interruptions de service de longue durée parce qu'on ne peut démonter etnettoyer'le dispositif' en- tier qu'au moment où le four est refroidi. Dans l'appareil connu, les conditions thermiques sont dérangées par toute interruption dans l'amenée de l'agent de refroidissement brusque, parce que les tubes destinés à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque se trouvent à l'intérieur même du cône, et sont même reliés rigidement à ce cône, ce qui peut donner lieu à des fissures dues à des tensions.
Par contre, dans le dispositif objet de la présente invention, on peut établir ou couper l'admission de l'agent de refroidissement brusque ou même changer la nature et la constitution de l'agent de refroidissement brusque, même pendant la marche du dispositif. Bien que les conditions thermiques du corps de refroidissement brusque soient modifiées de:ce fait, ces modifications n'exercent aucune action sur le réfrigérant parce que le corps de refroidissement brusque peut se dila- ter indépendemment du réfrigérant.
On peut effectuer sans difficulté en peu de temps, même quand le four est encore
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chaud, un nettoyage ou un remplacement du corps de refroidis- sement brusque,rendu nécessaire éventuellement par une obs- truction des pulvérisateurs ou des canaux de l'anneau 13 à pulvérisateurs.
On a trouvé particulièrement avantageuse la construction suivant laquelle le corps de refroidissement est rétréci du coté dirigé vers le four. Dans cette torse de construction, l'anneau à pulvérisateurs13 destiné à amener l'agentde re- froidissement brusque est placé à l'ombre de la radiation du four, de sorte que l'agent de refroidissement brusque ne s'é- chauffe pasnotablement sur son trajet entre l'endroit d'en- trée 10 et l'endroit désigné par 13, où a lieu le mélange avecle gaz du four.
Il y a. avantage recourber quelque peu dans la direc- tion de la tangente, à. proximité de leur extrémité,les tu- bes ou les plaques de guidage servant à amener l'agent de refroidissement (l'huile) à la partie du réfrigérant dirigée vers le four, comme le montre la figure 3. Par suite de ce
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mode de ;CO-:!Str¯1<.tlOYly le jet d'huile ne frappe pas perpenii- culairement la paroi à cette partie du réfrigérant; mais l' huile décrit un mouvement de rotation, ce qui produit un re- froidissement très uniforme et intense..
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R S S U T E
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