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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR RECUPERER LE ZINC PAR FUSION A PARTIR DE
DECHETS ET PRODUITS-INTERMEDIAIRES.CONTENANT.DU ZINC
METALLIQUE.
Dans la demande de brevet principal du 10 juillet 1950, la deman- deresse a décrit un procédé de fusion du zinc métallique contenu dans les pro- duits de déchet ou des produits intermédiaires renfermant du zinc; dans ce pro- cédé, on introduit les matières premières métalliques aussi rapidement que pos- sible après leur production, et encore chaudes, dans un four tambour chauffé intérieurement et l'on met en mouvement ce four après obturation de l'ouvertu- re de charge pour effectuer la fusion du métal à des températures situées sen- siblement au-dessus de son point de fusion et comprises, de préférence, entre environ 700 et 800 C.
Pendant la fusion, on peut ajouter à la charge des ma- tériaux oxydants et favorisant l'augmentation de la température ou des maté- riaux réducteurs favorisant le rendement sous une forme gazeuse, liquide ou solide, tels que par exemple le sel d'ammoniaque, le sel marin, le carbone, la poudre d'aluminium ou leurs mélanges.
Le four servant, conformément à la demande de brevet principal susvisée, à la mise en oeuvre du procédé est constitué par un tambour rotatif à compartiment unique, chauffé intérieurement, que l'on munit d'une couche i- solante et d'un revêtement réfractaire appliqué sur celle-ci, ainsi que d'un dispositif de chauffage indépendant permettant le chauffage intérieur direct ou indirect. Le dispositif de chauffage intérieur peut être introduit et reti- ré par la face frontale du tambour à travers une ouverture pratiquée au centre.
Une autre ouverture pratiquée dans la surface frontale du four et située au niveau inférieur sert à l'écoulement du métal liquéfié, tandis qu'une troisiè- me ouverture percée au-dessus de l'ouverture centrale de charge est destinée à la décharge des cendres démétalliséeso
Le fonctionnement du four spécifié ci-dessus servant à la mise en oeuvre du procédé de la demande de brevet principal précitée est un procé- dé discontinu, étant donné que l'appareil chauffé à une température d'environ 800 C et rempli à moitié de matériaux à fusionner est mis en rotation pen-
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dant environ 15 minutes, période après laquelle on procède à la coulée du métal par le trou de coulée inférieur.
Lorsqu'on a déchargé; également après une rotation correspondante du four, les cendres démétalisées par l'ouvertu- re superposée au trou de coulée, on introduit un nouveau chargement et on procède de la même manière qu'auparavant. Lorsqu'on utilise des matériaux chauds, le four peut effectuer la fusion de deux à trois chargementssans nou- vel apport de chaleur. Par contre, lorsque les matériaux de départ sont froids,on ne peut traiter qu'une seule charge à la fois après chaque chauf- fage préalable.
La demanderesse a découvert que l'on pouvait, avec des moyens relativement simples, développer et perfectionner le four conforme à la de- mande de brevet principal susmentionnée de manière à réaliser un procédé con- tinu de fusion du zinc et à atteindre un rendement amélioré en métal ainsi qu'une économie perfectionnée de l'ensemble du procédé.
A cet effet, on subdivise le four à l'aide d'une cloison verti- cale, (four qui comportait jusqu'à présent un seul compartiment et qui est également un four rotatif à tambour sur galets) en deux compartiments de fu- sion séparés, le four ayant de préférence des dimensions telles que sa lon- gueur totale soit supérieure à son diamètre. Une particularité importante de l'invention réside dans le revêtement intérieur du four, dont les parois sont isolées comme auparavant d'abord par une côuche de briques isolantes.
Tandis qu'on maçonne sur cette couche isolante et sur les deux côtés fron- taux une couche de briques réfractaires u@suelles, la paroi intérieure du cy- lindre, ainsi que la cloison verticale de séparation en deux compartiments, est constituée au contraire par un revêtement maçonné bon conducteur de la chaleur, tel que par exemple les briques en carbure de silicium. Cette par- ticularité est importante parce qu'il faut conserver aussi longtemps que possible la chaleur introduite et la transmettre, par rayonnement et con- tact de préférence, aux matériaux à traiter.
Conformément à la présente invention, la construction du four perfectionné est caractérisée par le fait que les matériaux à traiter subis- sent, dans un compartiment situé du côté du chargement, un traitement préa- lable continu et sont traités dans le deuxième compartiment faisant suite au premier, à nouveau en continu. A cet effet, on réalise la communication entre les deux compartiments au moyen d'ouvertures pratiquées dans la péri- phérie de la cloison de séparation, ces ouvertures s'élargissant du côté de la sortie des matériaux.
On opère le chargement du premier compartiment avec le matériau à traiter venant d'un silo d'alimentation au moyen d'un disposi- tif de chargement fixe aboutissant en direction axiale dans le compartiment et isolé par rapport au four, ce dispositif réglable travaillant en continu, tandis que l'on introduit axialement le brûleur dans la face frontale du deuxième compartiment, les ouvertures de dégazage et de dégagement pour les matériaux démétallisés étant situées à demeure à proximité dudit brûleur.
La face frontale du four comporte, en outre, le trou de coulée pour le mé- tal fondu situé à la partie inférieure.
Conformément à la présente invention., on utilise le four ci- dessus pour réaliser la fusion du zinc métallique contenu dans les produits de déchet ou les produits intermédiaires, par exemple de la manière suivante
Après avoir porté la température du revêtement réfractaire à en- viron 800 C, on charge en continu au moyen du dispositif de chargement les matériaux à traiter contenant le métal dans le four se trouvant en rotation constante, en les introduisant d'abord dans le premier compartiment du tam- bour rotatif. Ce compartiment se trouve soumis constamment au chauffage in- direct émanant de la cloison de séparation rayonnante et de la paroi intérieu- re du tambour bonne conductrice de la chaleur.
De cette manière, on réalise en continu la fusion des particules poussiéreuses finement divisées et facilement oxydables des matériaux au sein d'une atmosphère exempte d'oxygène et non oxy- dante, à des températures situées sensiblement au-dessus du point de fusion du zinc. Les matériaux ainsi démétallisés en partie dans le premier compartiment durant la rotation constante du four pénètrent par les ouvertures pratiquées
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à la périphérie de la cloison de séparation et spécialement prévues à cet effet, dans le deuxième compartiment situé derrière le compartiment de char- gement, deuxième compartiment que l'on chauffe constamment par passage direct de la flamme.
Dans ce compartiment, la rotation constante opère un classement du contenu du tambour selon la densité, classement qui conduit à la surface les parties oxydées légères et déjà démétallisées par passage dans le premier compartiment et on protège ainsi la partie non encore entièrement dézinguée sousjacente ainsi que le métal liquéfié de l'oxydation par les gaz chauds.
Les parties les plus légères entièrement démétallisées sont transportées par la rotation du tambour en continu depuis la surface de la charge à l'ouvertu- re de sortie où on les évacue. Etant donné que l'ouverture de chargement est située dans l'axe du tambour, on maintient le four, pendant la marche, con- stamment et régulièrement rempli à moitié environ. Un arrêt de l'opération n'est nécessaire qu'après un intervalle de temps prolongé et seulement pen- dant le court instant que demande la coulée du métal liquéfié. Il peut être utile de prévoir un trou de coulée du métal dans les deux compartiments.
Pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, pro- cédé qui représente une opération continue, on règle avantageusement la vi- tesse de rotation du tambour à une allure si modérée que la charge du four n'est pas entraînée par la rotation du revêtement intérieur. On évite de cette manière la production gênante de poussières et on améliore le contact entre le matériau et la garniture du four et par conséquent l'efficacité du procédé de fusion.
Pour éviter la formation de dépôts sur la garniture du comparti- ment de fusion et aussi pour désagréger les agglomérés pouvant se former pen- dant la fusion, on introduit conformément à l'invention, dans chacun des deux compartiments, une série de corps de broyage lourds, par exemple des boulets, en carbure de silicium. On donne au diamètre de ces boulets une dimension supérieure au diamètre des ouvertures de passage de la cloison de séparation du four, afin de les empêcher de passer d'un compartiment dans l'autre.
Les détails de construction du four, conforme à la présente in- vention, destiné à la réalisation du procédé de récupération par fusion du zinc métallique contenu dans les produits de déchet ou des produits intermé- diaires seront mieux compris à l'aide du dessin ci-après représentant, à titre non limitatif, des modes de réalisation préférés de l'invention.
Sur ce dessin :
La figure 1 est une coupe horizontale du four; la figure la est une coupe verticale de sa face de déchargement; la figure 1b est une coupe du four selon A-B de la figure 1; les figures 2 et 3 sont des coupes représentant des variantes de réalisation du four.
On protège d'abord l'enveloppe du four-tambour à galets ou de construction similaire 2 contre le rayonnement calorifique au moyen d'une couche de matériau isolant. On applique, sur chacune des surfaces frontales du four, une couche de matériau réfractaire, tandis que la partie cylindri- que intérieure 5 du four porte un revêtement en matériau particulièrement bon conducteur de chaleur, par exemple du carbure de silicium. On constitue la cloison de séparation 6 dans le même matériau, cette cloison divisant le four tambour en deux compartiments de fusion 7 et 8. Pour transformer le procédé décrit dans la demande de brevet principal précitée en un procédé continu, on donne à la rotation du tambour un mouvement indépendant, à la fois des dispositifs de chargement du matériau à traiter et des moyens de chauffage et de déchargement des matériaux du four.
On obtient ce résultat en introduisant dans le compartiment de fusion 7 du four le matériau prove- nant du silo d'alimentation 9 au moyen d'une vis sans fin axiale aboutissant dans ledit compartiment. La vis sans fin fixe est isolée par rapport au four par des moyens connus.
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On introduit de même manière dans le compartiment de fusion 8 le dispositif de chauffage ainsi que les accessoires qu'il comporte pour l'évacuation des gaz résiduaires et du matériau démétallisé. On dispose le brûleur 11 destiné à amener le carburant solide, liquide ou gazeux comme la vis d'alimentation 10 dans l'axe du four, et on dispose au: même endroit le conduit de dégagement des gaz 12 qui l'entoure, ainsi que la goulotte de déchargement des cendres démétallisées 13 située à proximité et en-dessous.
On réunit avantageusement les dispositifs fixes 11, 12 et 13 en un groupe et on les isole du four en rotation à leur tour, par des moyens connus. On pratique dans le fond du compartiment 8 et avantageusement aussi dans celui du compartiment 7 les trous de coulée 14 et 14' débouchant à l'extérieur.
Des boulets de broyage 15 introduits dans les compartiments 7 et 8 désagrè- gent les agglomérés pouvant se former éventuellement au cours du procédé de fusion.
Il est évident que l'appareillage représenté sur la figure 1 constitue la réalisation en continu du procédé faisant l'objet de la deman- de de brevet prïncipalo Cet appareillage est particulièrement approprié et permet la mise en oeuvre très efficace du procédé par le fait que la pré- paration et la mise en oeuvre du procédé de fabrication du produit recherché se font séparément dans le four tambour rotatif à deux compartiments' La communication entre les deux compartiments 7 et 8 par les ouvertures 6' pra- tiquées dans la cloison de séparation 6, permet l'acheminement et la réunion du produit fini résultant des deux phases et donne ainsi à l'ensemble du pro- cédé la continuité désirable a
Il est important que, dans tous les cas,
le traitement des maté- riaux dans le compartiment 7 du four tambour rotatif se fasse au sein d'une atmosphère aussi privée d'oxygène que possible. La chambre uniquement chauf- fée par réverbération représentée sur la figure 1 est particulièrement utile.
A cet effet, on peut cependant réaliser aussi le chauffage du compartiment 7 en plus du rayonnement émanant du revêtement maçonné par des tubes de cha- leur rayonnante.
La figure 2 représente les moyens que l'on met en oeuvre à cet effet.
Les brûleurs 11 pénétrant axialement dans le compartiment 8 chauffent les matériaux qui s'y trouvent par passage direct de la flamme, mais, dans ce cas, les gaz de combustion pénètrent dans un tube de rayonne- ment 16 encastré dans la cloison de séparation 6 et aboutissant dans le con- duit de dégagement 12 situé dans la face frontale opposée aux brûleurs 11.
Tandis que le tube rayonnant 16 tourne avec le four-tambour, le conduit de dégagement 12 est fixe. On peut considérer le chauffage du dispositif con- forme à la figure 2 comme un chauffage conforme aux principes des courants contraires, étant donné que sa direction est opposée à la direction du ma- tériau entrant dans le compartiment 7 grâce à la vis de chargement sans fin..
La construction du four-tambour conforme à la figure 3 est différente. Dans ce cas, le brûleur fixe 11 aboutit au tube rayonnant 16 tournant avec le tambour, tube qui produit l'échauffement indirect du com- partiment 7, tandis que les gaz de combustion sortants chauffent les maté- riaux se trouvant dans le compartiment 8, par passage direct de la flamme, les gaz résiduaires étant évacués de l'appareil par le-conduit fixe 12.
Dans toutes les variantes de réalisation décrites ci-dessus, le principe du procédé conforme à la demande de brevet principal précitée est conservé :en effet, on utilise un four-tambour à deux compartiments, dont l'un est chauffé directement, et l'autre indirectement; on utilise des dispositifs fixes de chargement et de chauffage, ainsi qu'un revête- ment intérieur du four qui transmet un maximum possible de chaleur aux ma- tériaux à traiter par rayonnement et par contacta en coopération- avec un isolement calorifique. On résout ainsi,- de la manière la plus 'parfaite, le problème posé par le procédé du brevet principal de la demanderesse, problè- me caractérisé par l'échauffement aussi rapide que possible des matériaux à une température située sensiblement au-dessus du point de fusion du zinc à récupérer.