BE465671A - - Google Patents

Description

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   BREVET   D'INVENTION   "CONDENSATION DE VAPEUR DE ZINC." Société dite : THE NEW JERSEY ZINC   COMPANY   Convention Internationale priorité d'une   demanda   de brevet 
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 d'invention n  di 508 déposée aux Etats-Unis Q'J',mér i..,ue la ,j r:;ove G1bre 1945 par Ricin Casper H ;idL'6"dRy,., Georse -Thomas   @AHLER   et Harry   Crickard   HAUPT. 



   Cette invention concerne la condensation de vapeur de zinc et a pour objet un procédé perfectionné et un   appa-   reil perfectionné s'appliquant à la condensation de vapeur de zinc. 



   Dans les techniques habituelles pyro-métallurgiques de fusion de minerais de zinc, le zinc est récupéré à l'état de métal fondu en condensant la vapeur de zinc contenue dans les produits gazeux de l'opération de fusion. Les condenseurs employés ordinairement pour condenser la vapeur de zinc produisent une quantité-considérable de poudre de zinc où poudre bleue qui est habituellement renvoyée à 
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 l'opération de fusion. Par exemple, les s- tilisés 

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 jusqu'à présent avec des cornues à zinc modernes verticales chauffées extérieurement produisentcouramment une quantité de poudre de zinc ou poudre bleue s'élevant   de 7   à 15 % de la production de zinc.

   Il est habituellement nécessaire de remettre en circulation cette poudre bleue dans les cornues verticales, puisqu'elle n'est pas habituellement sous forme de poudre de zinc pouvant être livréeà la vente et qu'elle est difficile à transformer par fusion en zinc liquide en employant l'équipement dont on disposait jusqu'à présent. 



  Un objet particulier de cette invention est d'offrir un procédé et un appareil perfectionné pour condenser de la vapeur de zinc diluée par des gaz de fusion habituels, tels que de l'oxyde de carbone et des corps analogues, en ne formant que la quantité minimum de poudre bleue. L'invention est par-   ticulièrement   destinée à être appliquée avec un équipement de fusion de capacité relativement grande tel que des cornues à zinc modernes verticales à chauffage externe ou des cornues chauffées électrothermiquement. 



   Conformément au procédé de l'invention un courant gazeux contenant la vapeur de zinc à condenser est envoyé à travers une pluie ou averse de particules de zinc fondu dans une chambre de condensation appropriée contenant,à sa partie inférieure une masse de zinc fondu à partir de laquelle- une pluie ou nappe sensiblement continue et dirigée vers le haut est projetée dans la chambre de condensation, de préférence au voisinage de l'entrée du courant de gaz, pour produire la pluie ou averse de particules de zinc fondu à travers'laquelle passe le courant gazeux.

   La pluie ou nappe de zinc fondu dirigée vers le haut est produite dans le condenseur de l'invention par un rotor en forme générale de cylindre portant des augets périphériques espacés sur la circonférence, qui plongent successivement dans le zinc fondu à mesure que le rotor est entraîné dans un mouvement de'rotation. Le rotor est monté sur un arbre horizontal commandé qui traverse la chambre de condensation à un niveau tel que ses augets périphériques plongent successivement dans le métal fondu comme il a été. cité plus haut. L'arbre du rotor est refroidi artificiellement et est monté dans des paliers extérieurs au   condense ,-il'   proprement   d'il,   et des moyensde fermeture perfectionnés sont prévus là où l'arbre traverse les parois- de la chambre de   condensatio'n.   



   Les caractéristiques précédentes et d'autres carac-   téristiques'perfectionnées   de l'invention se comprendront 

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 aisément à partir de la description suivante considérée conjointement avec les dessins annexés'dans lesquels :
Fig. 1 est'une élévation encoupe longitudinale du condenseur de l'invention ;
Fig. 2 est une élévation en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de Fig. 1, et
Fig. 3 est une vue en plan par dessus du condenseur. 



   Le condenseur de l'invention,représenté dans les dessins comprend une cnambre de condensation de forme générale rectangulaire 2 munie d'une admission 6 de vapeur de zinc au voisinage d'une extrémité et d'un échappement ou   sortie 7.   de gaz inutile au voisinage de son autre extrémité. 



  La chambre de condensation est revêtue d'une substance réfractaire convenable et est équipée extérieurement de chemises de refroidissement par air ou par eau 8 comportant des entrées et sorties appropriées pour le moyen refroidissant comme cela est indiqué selon l'ha bitude sur les dessins par des flèches. L'admission de vapeur de zinc 6 est reliée'par un tuyau 9 à la source de vapeur de zinc'telle qu'une cornue de fusion de zinc verticale. L'admission de vapeur de zinc 6 et l'échappement de   gaz 7.   sont   protégée,--,   respectivement par des écrans-chicanes réfractaires suspendus 10 et 11 pour empêcher que le zinc fondu ne vienne se projeter ou éclabousser l'admission et l'échappement.

   La chambre de condensation communique, en dessous du bord inférieur de sa paroi terminale 12, avec un regard d'évacuation 13 comportant un déversoir 14 déterminant le niveau a de la masse de zinc fondu contenue dans la chambre de condensation. Une cuve collectrice 15 reçoit.le métal fondu'débordant par dessus le déversoir 14 et le transporte à l'équipement de coulée ou analogue. La partie inférieure de la paroi terminale 12 plonge dans le métal fondu entre la chambre de condensation et le regard d'évacuation et isole la chambre de condensation de l'atmosphère en ce point. Le volume de zinc fondu contenu dans la chambre de condensation est ainsi maintenu sensiblement constant en retirant continuellement.du zinc fondu' de la chambre à mesure qu'il 'est   condensé.   



   Un rotor'16 de forme généralement cylindrique est monté à l'intérieur de la chambre de condensation 5. Le rotor est porté par un arbre métallique creux ou alésé. axialement 17, monté dans des paliers   18   extérieurs au condenseur. L'arbre 17 est disposé horizontalement et s'étend à travers les parois latérales de la chambre de 

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 condensation entre l'admission de zinc et 1'échappement de gaz dans une direction sensiblement transversale à la   dired-   tion d'écoulement de gaz à travers la chambre. Le rotor peut être fait de graphite, carbure de silicium ou d'un autre matériau réfractaire, et est séparé d'un contact direct avec l'arbre 17 par un manchon 19 de ciment isolant.

   L'arbre 17 porte un certain nombre de nervures périphériques 20 espacées sur la circonférence   eu.robées   dans le manchon de ciment, et l'alésage du rotor   porl,e   un certain nombre de rainures espacées 21 remplies par le ciment du manchon de sorte que larbre, le manchon et le rotor sont effectivement calés l'un sur l'autre. L'arbre 17 est refroidi par l'écoulement d'un moyen réfrigérant, tel que de l'eau, dans son alésage axial, le moyen réfrigérant étant amené à un bout de l'arbre par un tuyau 22 et évacué de l'autre bout par un tuyau 23. 



   La surface périphérique du rotor 16 porte un certain nombre d'augets ou Godets 24 espacés sur la circonférence. L'arbre 17 est placé à un niveau sensiblement supérieur à celui du zinc fondu destiné à être contenu dans la chambre 5, et le rotor 16 a un diamètre extérieur tel que son auget le plus bas est en dessous du niveau du zinc fondu a. Le rotor est entraîné dans un mouvement'de rotation au moyen d'une poulie 25 fixée sur l'arbre 17 et reliée opérativement à une source de puissance convenable telle qu'un moteur électrique (non représenté)o
Le condenseur est muni de fermetures efficientes pour empêcher les fuites de vapeurs de zinc et la solidification de zinc fondu dans les ouvertures ménagées dans les parois latérales à travers lesquelles s'étend l'arbre 17. 



  Ainsi, le rotor   16   porte un manchon 26 s'étendant latéralement à chacune de ses extrémités entourant le manchon de ciment 19 là où ce dernier s'étend à travers la paroi du condenseur. Les manchons tournants 26 s'étendent à travers des manchons fixes 27. Chaque manchon fixe 27 comporte une partie rétrécie 28 près de son extrémité externe, pour présenter un faible jeu par rapport au manchon tournant 26, et est espacé du manchon tournant en tout autre point de façon à ménager un espace annulaire interne allongé 29. Les extrémités externes des manchons concentriques 19, 26 et 27 sont enfermées dans un joint étanche aux gaz comprenant un carter ou capuchon 31 s'ajustant, étroitement et muni d'une fourrure d'étanchéité 32 à travers laquelle s'étend l'arbre 17.

   Un gaz convenable non-oxydant, tel par exemple 

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 qu'une partie du gaz d'échappement sortant du condenseur par l'échappement 7, est refoulé dans les capuchons 31 par les tuyaux d'admission 33 pour maintenir une pression de gaz' suffisamment élevée à l'intérieur des capuchons pour empêcher la vapeur de zinc et le gaz de dilution de s'écouler vers l'extérieur entre les manchons fixes 27 et les manchons tournants 26. 



   Les manchons 26 et 27 ont une forme telle que le métal fondu ne s'accumule pas dans l'espace annulaire allongé 29 compris entre les manchons, mais au contraire s'évacue par gravité jusqu'à tomber dans le zinc fondu se trouvant au fond de la chambre de condensation. Ainsi, les extrémités des manchons fixes 27 s'étendent dans des rainures annulaires 34 situées dans les extrémités du rotor 16, et les parties inférieures de ces extrémités sont amincies ou taillées en   biseau,intérieurement   pour former des becs 35 permettant de déverser par gravité toute quantité de métal fondu pénétrant dans l'espace 29 compris entre les manchons. Les rainures annulaires 34 sont évasées   versl'extérieur   pour faciliter l'écoulement de métal fondu'à pargir de ces rainures.

   La partie supérieure de l'extrémité de chaque manchon 27 est taillée en biseau ou épaissie pour former une surface 36 en pente vers l'arrière afin de guider toute quantité de métal fondu tombant sur la surface supérieure des manchons ou la mouillant vers la paroi du condenseur et de là vers   le ::   bas par dessus le manchon jusqu'à la masse de métal fondu. 



   Dans l'application de l'invention dans le condenseur représenté sur le dessin,'un courant continu de gaz contenant de la vapeur de zinc pénètre dans la chambre de condensation en dessous de la chicane '10 de l'admission 6 et s'écoule dans une direction.généralement horizontale à travers la chambre jusqu'à l'échappement de gaz 7.   Quand   le gaz qui pénètre provient d'une opération de fusion dans une . cornue verticale, il aura une température de 850 à 900 C environ et contiendra généralement environ 30 à 50% de vapeur de zinc diluée pour la plus grande partie par du gaz oxyde de carbone.

   L'évacuation de la cnaleur du condenseur est commandée en réglant l'écoulement'du moyen réfrigérant dans les chemises 8 pour maintenir à l'intérieur du condenseur une température de fonctionnement d'environ 530 à   550 Co   Le rotor   16   est entraîné à une vitesse de rotation relativement élevée, par exemple de 100 à 150   tours%minute,   dans le sens 

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 dextrogyre comme cela est représenté à la Fig. l, de façon que les augets   24   enlèvent et projettent en succession rapide des nappes ou pluies de zinc fondu dans le courant de gaz qui pénètre.

   Les augets 24 ont une section en   fr,rme   générale d'écope avec une surface plate avançant relativement longue et une dépression semi-circulaire peu profonde à l'extrémité interne ou fond de l'auget, Les augets se terminent à peu de distance des extrémités périphériques circonférencielles du rotor, de façon qu'il n'y a que peu ou point de métal fondu qui soit projeté latéralement contre les parois latérales de la chambre de condensation.

   Les nappes ou pluies de métal fondu dirigées vers le haut et se succédant rapidement se dispersent pour former la pluie ou averse de particules de zinc fondu tombant au travers de la chambre, et s'écrasent en éclaboussant contre la cnicane 10 et la paroi supérieure de la chambre de condensation, avec le résultat que cette partie de la chambre de condensation est sensiblement remplie de pluie eu forme de nappes et de particules de zinc fondu en déplacement qui forment des noyaux idéaux pour la condensation et la réunion subséquente des particules de vapeur de zinc. La formation de poudre de zinc ou poudre bleue est pratiquement négligeable, et toutes les particules qui sont formées sont dissoutes dans le zinc fondu giclant et retombant en pluie ou sont entraînées par lui dans le bain de zinc fondu et y sont fondues. 



   Le refroidissement de l'arbre 17 permet l'emploi d'un arbre métallique, et le manchon 19 de ciment isolant empêche un refroidissement appréciable de la chambre de condensation par le moyen réfrigérant circulant à travers l'arbre et élimine toutes tensions thermiques dans le rotor 16. La forme spéciale du manchon fixe 27 empêche le rassemblement et la solidification de zinc métallique dans le jeu étroit existant entre les manchons 26 et 27, et un arrêt qui en résulterait de l'arbre moteur. Les joints   à'gaz   empêchent que la vapeur de zinc ne s'échappe à travers le contact tournant existant entre les manchons 26 et 27 et garantit ainsi un mouvement; relatif libre de ces manchons. 



   Alors que l'invention est particulièrement applicable à la condensation de vapeur de zinc à partir des produits gazeux   d'opératio,ns   de fusion de zinc exécutées dans des cornues chauffées extérieurement ou électriquement, où la teneur en vapeur de zinc est relativement élevée, elle est également applicable à la condensation de vapeur de zinc à partir de volumes relativement plus élevés de gaz de dilu- 

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   tion:

     Par exemple, l'invention peut être appliquée avantageusement à la condensation de vapeur de zinc à partir des gaz produits dans des opérations de fusion de zinc exécutées dans des cubilots ou hauts-fourneaux dans lesquelles la teneur du gaz en vapeur de zinc peut descendre jusqu'à 2 à 5%, pourvu que la'teneur en anhydride carbonique de tels gaz soit assez faible, et si la température est suffisamment   infé-'   rieure au point de rosée du zinc. Dans tous les cas, le rendement de condensation est élevé, et le gaz d'échappement ne contient qu'un pourcentage relativement faible de zinc non condensé, et autrement la formation de poudre bleue est faible ou nulle.

   Alors que les nappes ou pluies de zinc fobdu dirigées vers le haut et produisant des éclaboussures sont projetées de.préférence dans le   courant.gaze ux   au début de son passage dans la chambre, par rotation dextrogyre du rotor ainsi que cela est représenté Fig. l, le rotor peut être disposé de façon à projeter les nappes ou pluies rejaillissantes de zinc fondu dans le courant gazeux en un point quelconque de son passage à travers la chambre de condensation.

Claims (1)

1. RESUME A - Un procédé de condensation de vapeur de zinc caractérisé par les points suivants pris séparément ou en combinaisons : 1 ) Il consiste à faire passer un courant gazeux contenant de la vapeur de zinc suivant un trajet généralement horizontal à travers une chambre de condensation contenant une masse de zinc fondu au fond, et à projeter à partir de cette masse une pluie de zinc fondu sensiblement continue et dirigée vers le haut dans le courant gazeux traversant la chambre.

   2 ) De petites quantités de zinc fondu sont enlevées de cette masse de zinc fondu en succession rapide et projetées dans le courant gazeux pour produire cette pluie de zinc fondu dirigée vers le haut.

   3 ) Ces petites quantités sont enlevées par un rotor qui plonge dans le zinc fondu contenu dans la chambre de conde nsation.

   4 ) Elles sont enlevées dans des augets espacés sur la circonférence du rotor.

   5 ) La pluie de zinc fondu dirigée vers le haut est projetée dans le courant gazeux au début de son passage à travers la chambre de condensation. <Desc/Clms Page number 8>

   6 ) Du zinc fondu est continuellement retiré de la chambre de condensation pour maintenir un volume sensiblement constant de zinc fondu, dans la chambre.

   B - Un condenseur pour vapeur de zinc caractérisé par les points suivants, pris séparément ou en combinaisons : 7 ) 'Il comprend une chambre de condensation comportant une admission de vapeur de zinc et un échappement de gaz et destinée à contenir une niasse de zinc fondu, un arbre disposé horizontalement s'étendant à travers les parois de cette chambre et monté dans des paliers extérieurs à la chambre, des moyens fournissant des fermetures étanches à la vapeur de zinc et au métal fondu là où cet arbre s'étend à travers les parois de la chambre, un rotor de forme générale cylindrique ayant des augets à sa surface périphérique fixé sur cet arbre à l'intérieur de la chambre, l'auget le plus bas étant situé en dessous du niveau du zinc fondu contenu dans la chambre,

   et des moyens de faire tourner cet arbre de façon que les augets du rotor qui s'élèvent successivement sont destinés à projeter une pluie dirigée vers le haut de métal fondu dans la chambre.

   8 ) Les augets se terminent à peu de distance des extrémités périphériques circonférencielles du rotor.

   L'arbre disposé horizontalement est alésé axialement et des moyens permettsnt de faire passer un moyen réfrigérant dans l'alésage axial.

   10 ) Un manchon isolant calorifique est disposé entre l'arbre refroidi et @e rotor.

   Il ) L'arbre disposé horizontalement est entouré par un joint étanche au gaz à l'endroit où il s'étend à travers les parois de la chambre de condensation.

   12 ) Le rotor comporte à chaque extrémité un manchon entourant l'arbre là où l'arbre s'étend à travers les parois de la chambre de condensation, et un manchon fixe entoure chaque manchon du rotor à une certaine distance sauf en une partie rétrécie ne laissant qu'un faible jeu entre les manchons.

   13 ) Le rotor porte une rainure annulaire dans chaque extrémité entourant le manchon de celle-ci, et l'extrémité interne de chaque manchon fixe s'étend dans la rainure annulaire existant dans l'extrémité adjacente du rotor.

   14 ) L'extrémité interne inférieure du'manchon fixe a une forme telle qu'elle favorise l'écoulement vers <Desc/Clms Page number 9> l'intérieur de toute quantité de métal fondu se trouvant dans l'espace compris entre les manchons, et l'extrémité supérieure interne du manchon fixe a une forme telle qu'elle favorise l'écoulement vers l'extérieur vers la paroi du condenseur de toute quantité 'de métal fondu se. trouvant sur la surface supérieure du manchon fixe.

   15 ) L'arbre disposé horizontalement est entouré à l'endroit où il s'étend à travers las parois de la chambre de condènsation par un capuchon étroitement ajusté à l'exté- rieur du condenseur, chaque capuchon portant une fourrure pour l'arbre et comportant un dispositif d'alimentation en gaz.