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PROCEDE DE CONDENSATION DES VAPEURS DE ZINC.
La présente invention se rapporte à la condensation des vapeurs de zinc et, plus particulièrement, à la condensation des vapeurs de zinc en soumettant les gaz véhiculant des vapeurs de zinc à l'action oondensa- trice d'une pluie de zinc fondu.
La condensation des vapeurs de zinc dans un condenseur où la vapeur est soumise à une pluie de zinc fondu provenant d'une masse de zim fondu contenue.dans la partie inférieure d'une chambre de condensation du zinc s'est montrée exceptionnellement efficace. C'est ainsi que, quand on fait passer des gaz véhiculant des vapeurs de zinc d'une cornue verticale de fusion dans une chambre de condensation où une pluie de zinc fondu est projetée dans le courant gazeux, les vapeurs de zinc se condensent en métal fondu et il n'y a qu'une portion de 1 % des vapeurs de zinc entrant qui passe à l'état de poudre bleue.
Les gaz chargés des vapeurs de zinc pro- venant d'une opération de fusion au four électrique sont toutefois plus réfractaires et, dans la condensation de ces gaz dans un condenseur du type à éclaboussage tel que celui dont on vient de parler, il n'est pas exceptionnel qu'il se forme de la poudre bleue dans le condenseur dans une proportion atteignant 35 à 40 % de la vapeur de zinc entrant. Il est évi- dent que cette excessive accumulation de poudre bleue dans un condenseur du type à éclaboussage conduit à une condensation encore moins efficace en raison de ce que la pluie de métal projetée dans le gaz par le rotor du condenseur contient une quantité notable de poudre bleue au lieu de ne con- tenir que du métal en fusion.
Ainsi, on a constaté qu'il était nécessaire, quand il se forme de la poudre bleue dans une proportion de 35% environ des vapeurs de zinc entrant dans un condenseur industriel du type à éclaboussa- ge, d'ouvrir le condenseur à peu près toutes les quatre heures pour en en- lever la poudre bleue accumulée. G'est là une opération désagréable et pénible que la présente invention supprime à peu près complètement.
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La Demanderesse a découvert que si on dispose une chicane sépa- rant les atmosphères intérieure et extérieure existant au-dessus de la masse de zinc fondu allant de l'intérieur du condenseur jusqu'à une suve extérieu- re, d'une manière telle qu'elle soit très voisine de ou touche légèrement la surface de la masse de zinc fondu, et que, si cette chicane est disposée de telle sorte que la pluie de zinc fondu à l'intérieur du condenseur est dirigée sur elle, la poudre bleue formée dans le condenseur tend à s'accu- muler contre cette chicane et est progressivement refoulée sous la chica# et sur la surface du métal fondu dans la cuve extérieure.
Il en résulte une action d'auto-nettoyage qui non-seulement diminue l'importance du travail fastidieux de nettoyage mais encore augmente le rendement du condenseur avec formation moindre de poudre bleue.
Ainsi, le procédé de condensation des vapeurs de zinc oonfor- mément à la présente invention, comprend le passage d'un courant gazeux contenant des vapeurs de zinc dans une chambre de condensation contenant des vapeurs de zinc et, au fond, une masse de zinc en fusion, le maintien d'une seconde masse de zinc fondu extérieurement à la chambre de condensa- tion mais en communication directe avec le zinc en fusion contenu dans la chambre par une ouverture ménagée dans une paroi de cette chambre, et le maintien par cette ouverture de la paroi d'une surface sensiblement inin- terrompue s'étendant d'une des masses à l'autre de zinc en fusion, tout en empêchant sensiblement les vapeurs de zinc de s'échapper par cette ouver- ture.
Le zinc fbndu est soulevé à partir de cette masse contenue dans la chambre de condensation et projeté dans le courant gazeux contenant des vapeurs de zinc, dans la direction de la susdite ouverture, de sorte que la poudre bleue s'accumulant sur la surface de la masse. de zinc fondue contenue dans la chambre de condensation est refoulée d'une manière sensi- blement continue de la chambre, par cette ouverture.
Le condenseur de zinc suivant l'invention comprend une cham- bre de condensation avec plafond, parois et plancher, et il est muni d'un orifice d'entrée des vapeurs de zinc et d'un orifice de sortie des gaz; cette chambre contient une masse de zinçcen fusion. Une cuve extérieure communique directement avec ladite chambre et peut contenir une seconde . masse de zinc en fusion en communication directe avec la masse'de zinc fondu contenue dans la chambre. Une des parois de la chambre présente une ouverture qui permet cette communication entre les deux masses de zinc fondu, la partie supérieure de cette ouverture étant disposée sen- siblement au niveau de la surface de zinc fondu de ces deux masses.
La chambre de condensation comprend des moyens pour soulever le zinc en fu- sion de la masse et pour le projeter sous forme de pluie, dans la chambre de condensation, en direction de l'ouverture susdite.
Ces caractéristiques et quelques autres propres à l'inven- tion apparaîtront plus clairement en se reportant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan du condenseur ; la figure 2 est une élévation du condenseur en coupe longitu- dinale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une section transversale du condenseur suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une élévation latérale observée suivant la ligne 4-4 de la figure 1 ; la figure 5 est une vue en bout observée suivant la ligne 5-5 de la figure 1; la figure 6 est une élévation partiellement en section suivant la ligne 6-6 de la figure 2 et montre en détail la position de la chicane sous laquelle la poudre bleue est expulsée de la chambre de condensation conformément à l'invention ;
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la figure 7 est une élévation latérale partielle en coupe d'une variante de cette chicane, et la figure 8 est une élévation d'une portion de la paroi du con- denseur montrant l'emplacement de la chicane représentée à la figure 7.
Le condenseur du type à éclaboussage représenté par les figures
1 et 2 montre une chambre de condensation et son rotor destiné à fournir la pluie de zinc fondu à l'intérieur de la chambre, qui sont utilisés dans la présente invention. Ce condenseur est sensiblement le même que celui qui est montré et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.494.551 du 17 janvier 1950 et comprend une chambre fermée 10, d'une forme générale - ment rectangulaire à l'exception de la paroi finale en pente 11 d'où émer- ge l'arbre du rotor 12. Cet arbre 12, monté dans un palier 13, peut être enlevé de la paroi terminale en pente 11; il est entraîné par un moteur ex- térieur 14 et son rotor 15 est monté à l'extrémité intérieure qui se trou- ve dans la chambre de condensation.
Le rotor, comme on le voit plus clai- rement dans la figure 3, est muni de palettes 16 analogues à des palettes de turbine. La chambre est construite d'une manière suffisamment résistan- te pour contenir une masse de zinc fondu 17 jusqu'à un niveau qui est re- présenté par la ligne pointillée 18. On voit que le rotor 15 est partiel- lement plongé dans la masse de zinc fondu, de sorte que, sous l'action du moteur 14, le rotor projette une pluie de zinc fondu vers l'extrémité oppo- sée de la chambre de condensation., Les gaz véhiculant les vapeurs de zim à condenser sont envoyés dans cette pluie de zinc fondu par un tuyau d'ar- rivée de gaz 20, les gaz épuisés sortant par le tuyau de sortie 21.
Il est toutefois bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à cette forme de condenseur et de rotor et qu'on peut utiliser avantageuse- ment les condenseurs et rotors représentés dans les brevets des Etats- Unis d'Amérique n 2.457.545 et n 2.494.552 des 28 décembre 1948 et 17 janvier 1950.
Le condenseur est largement refroidi par enlèvement de cha- leur au zinc fondu qui s'étend dans une-cuve latérale 23. Un serpentin 24 à circulation d'eau de refroidissement est plongé dans le zine fondu contenu dans la cuve 23. On peut faire varier la vitesse d'élimination de la chaleur par le courant d'eau circulant dans le serpentin 24 en élé- vant ou abaissant ce serpentin de manière à faire varier sa surface d'é- change de chaleur. Cette opération peut être effectuée facilement par un mouvement ascendant ou descendant des pièces 25 supportant le serpentin, ce mouvement étant produit à la main ou automatiquement. Ce réglage de la température est montré et décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2.457.548 et 2.457.549 du 28 décembre 1948.
Il est toute- fois bien entendu qu'il peut être effectué par d'autres moyens, par exem- ple par une surface de refroidissement disposée intérieurement, telle que montré et décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 2.457.546 et 2.457.547 du 28 décembre'1948. Avec ce dernier type de dispositif de refroidissement, le zinc en fusion contenu dans la chambre de condensaticn est refroidi par contact avec l'élément de refroidissement au moment où le zinc est projeté dans l'atmosphère de condensation par le rotor.
Quand le zinc est refroidi par un élément de refroidissement extérieur plongé dans la masse de zinc fondu présente dans la cuve extérieure 23, le rotor provoque une'énergique circulation du zinc fondu sous la chicane latéra- le 26, telle qu'il se produit un transfert de chaleur remarquablement efficace à partir du métal fondu contenu dans la chambre vers le métal fon- du présent dans la cuve latérale extérieure.
Le dispositif destiné à opérer l'auto-nettoyage d'un conden- seur du type à éclaboussage conforme à la présente invention, comprend une masse extérieure de zinc fondu en communication directe avec la masse de zinc fondu contenue dans le condenseur, et une paroi de séparation qui per- met cette communication entre les deux masses de métal fondu tout en main- tenant la séparation entre les atmosphères situées au-dessus de ces deux masses de métal fondu sans interrompre appréciablement la continuité des
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surfaces communicantes des deux masses.
Ainsi, comme le montre clairement la figure 2, la masse de zinc en fusion contenue dans la chambre de conden- sation a accès à une cuve extérieure 27 de manière à former en fait une seule masse de métal en fusion bien que, pour plus de commodité et de clarté on puisse parler de deux masses communicantes dont l'une est à l'intérieur de la chambre 10 et l'autre dans la uve extérieure 27. La paroi séparatri- ce dont on a parlé est munie d'une paroi terminale 28 dont une portion au moins doit, conformément à l'invention, se terminer à son extrémité infé- rieure près de la surface des deux masses de zinc fondu en communication.
Bien que la paroi terminale 28 puisse finir à ce niveau sur toute sa lar- geur, on a constaté qu'il était avantageux que cette paroi ait des prolon- gements 29 descendant dans la masse de métal fondu et formant une ouvertu- re de nettoyage dont la limite supérieure 30 est placée à une certaine dis- tance au-dessus de la surface du métal en fusion. La paroi nécessaire se terminant à la surface du zinc en fusion est alors munie d'une chicane 31 qui est avantageusement montée de manière amovible sur la portion de l'ou- verture de nettoyage exposée au-dessus de la surface du métal fondu.
Il existe ainsi entre les masses de métal fondu présentes dans la, chambre de condensation*.10 et dans la cuve extérieure 27,une ouverture délimitée par le fond du condenseur, les deux parois latérales du condenseur allant vers le haut jusqu'à l'extrémité inférieure des deux prolongements 29, les cô- tés de l'ouverture de nettoyage formée entre les prolongements 29 et le bord inférieur de la chicane 31. L'ouverture ainsi obtenue permet l'auto- nettoyage caractéristique de l'invention.
L'efficacité de l'auto-nettoyage obtenu grâce à l'ouverture ci-dessus, varie d'une manière nette avec la profondeur d'immersion de la chicane 31 et aussi avec la largeur de l'ouverture relativement à la masse de zinc fondu présente dans la chambre de condensation. Ainsi, quand la largeur de l'ouverture se rapproche de la largeur de la masse de zinc fondu contenue dans la chambre, la poudre bleue formée dans la cham- bre a moins de tendance à s'accumuler dans les coins de la chambre contigus à l'ouverture.. Cette suppression de l'accumulation dans les coins per- met d'obtenir une expulsion plus facile de la masse principale de poudre. bleue contenue dans la chambre, à travers l'ouverture suivant l'inven- tion.
Ce dispositif d'auto-nettoyage'dépend ainsi de la position convenable de la chicane 31. Il est toutefois bien entendu que l'effica- cité de cette chicane 31 destinée à l'auto-nettoyage ne dépend pas de son caractère amovible ou de sa qualité d'élément séparé de la paroi termina- le 28. La caractéristique importante de la chicane 31 consiste simplement dans le fait qu'elle délimite, par son extrémité inférieure, la partie su- périeure d'une ouverture qui permet la communication directe entre la mas- se de zinc fondu contenue dans la chambre de condensation et la masse de zinc fondu.située dans la cuve extérieure terminale et qui s'oppose à la communication entre les atmosphères intérieure et extérieure existant au- dessus de ces masses de métal fondu, sans interrompre sensiblement la con- tinuité des surfaces communicantes de ces masses.
La position du bord in- férieur de la chicane 31, comme on l'a précisé ci-dessus, doit être très voisine de ou contiguëà la surface des deux masses communicantes de métal. fondu. La position idéale du bord inférieur de la chicane est exactement à la surface du zinc en fusion, mais on a constaté que, dans la pratique, ce bord inférieur de la chicane pouvait plonger légèrement dans le zinc fondu et qu'il pouvait aussi se trouver légèrement au-dessus de la surface du métal en fusion sans que le fonctionnement du condenseur suivant l'in- vention soit sérieusement modifié.
En d'autres termes, la position du bcrd inférieur de la chicane ou autre paroi séparatrice équivalente doit être telle qu'une masse de poudre bleue accumulée à la surface intérieure de la chicane puisse être refoulée sous la chicane par la force et le poids de la pluie de zinc en fusion projetée dans la direction de la chicane 31.
Dans ces conditions, et avec l'aide de l'ondulation de la surface du zinc
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produite par l'agitation effectuée par le rotor 15, on peut voir la masse de poudre bleue émerger lentement sur la surface du métal en fusion présent dans la cuve extérieure 27. En dépi de cette ondulation, qui parfois lais- se une ouverture notable entre le bord inférieur de la chicane 31 et la surface du métal en fusion, il n'y a pas de perte substantielle de vapeurs de zinc provenant de l'intérieur de la chambre de condensation, en raison de ce que la poudre bleue qui flotte sur la surface intérieure de la chi- cane fournit un joint efficace étanche aux gaz.
Les figures 2 et 6 montrent clairement la disposition et le montage de la chicane amovible 31. Cette chicane est supportée de chaque côté par une cornière de fer inclinée 32. Ces cornières sont disposées à l'extrémité de la paroi inférieure 28 de manière que le bord inférieur de la chicane,ainsi montée s'engage dans les prolongements 29 de l'extrémité de la paroi sensiblement au niveau 18 du zinc en fusion. L'espace compris entre le bord supérieur de la chicane et la paroi terminale 28 du conden- seur peut être facilement bouché par insertion d'un rouleau de carton d'a- miante 33 qui est avantageusement recouvert d'une boue de poudre bleue ou autre composé réfractaire de colmatage.
On peut également monter une chicane amovible verticalement tout près de la surface extérieure de la cuve terminale 28. Cette chicane, qui est désignée dans les figures 7 et 8, par le numéro 35, est maintenue en place par une équerre verticale, en fer cornière 36 et la position ver- ticale de la chicane est conservée grâce à ses deux saillies supérieures 37 qui reposent sur le sommet des équerres 36. Ainsi qu'il est en outre montré dans la figure 7, il peut être avantageux, en modifiant la chicane terminale 31 ou 35, de donner à la surface inférieure intérieure de la paroi terminale 28 contiguë à la partie supérieure 30 de l'ouverture d'au- to-nettoyage, une pente 38 descendant vers l'extérieur.
Ce contour a ten- dance à permettre à la pluie de zinc fondu qui tombe dans le condenseur d'être dirigée plus près de la chicane en facilitant ainsi le'passage de la poudre bleup par dessous.
Pour effectuer la condensation des vapeurs de zinc conformément à l'invention, on introduit les gaz véhiculant les vapeurs de zinc dans la chambre de condensation, par le tuyau d'arrivée 20, et on enlève les gaz épuisés par le tuyau de sortie 21. Le rotor 15 est entraîné par le moteur 14 et projette une pluie de zinc en fusion dans le courant gazeux qui pas- se dans la chambre de condensation. La pluie de zinc en fusion est diri- gée vers la paroi terminale 28 qui est munie de la chicane 31.
Le bord inférieur de la chicane étant à peu près à la surface 18 du métal fondu, la masse de poudre bleue 40 exerce une pression contre la surface inférieu- re interne de la chicane par suite de l'impulsion donnée par la chute de pluie de zinc fondu et elle est progressivement refoulée sous le bord in- férieur de la chicane et sur la surface de zinc fondu dans la olive exté- rieure 27.
La poudre bleue 41 expulsée sur la surface du métal contenu dans la cuve terminale extérieure peut être enlevée à volonté' Si cette cuve 27 ou la cuve latérale 23 est en outre munie d'un bec de trop-plein 42 pour permettre une décharge continue du zinc fondu dans une rigole 43, comme le montre la figure 2 pour ce qui concerne la cuve terminale 27 ; le bdc de coulée 42 peut avantageusement être muni d'un barrage 44 en ar- gile ou autre produit réfractaire qui détermine le niveau 18 du zinc fon- du maintenu dans le condenseur et la cuve extérieure terminale. On peut empêcher la poudre bleue s'accumulant sur la surface du métal fondu dans la cuve 27 de se décharger avec le métal fondu dans la rigole 43, au moyen d'une chicane 45, comme le montre la figure 2.
Il est naturellement bien entendu que le procédé suivant l'invention fonctionne également bien quand le métal fondu n'est pas déchargé d'une manière continue du condenseur, mais simplement enlevé au moyen d'une poche de coulée de la cuve 23 ou de la cuve 27, de temps à autre. Les légères variations de niveau du zinc en fusion qui se produisent ainsi de la fin d'une opération de coulée au com-
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mencement de celle qui suit, n'ont pas d'action notable sur le fonctiqnne- ment du dispositif d'auto-nettoyage suivant l'invention. - @ @ r L'efficacité du nouveau procédé suivant l'invention et de l'ap- pareil de mine en oeuvre a été démontrée par la pratique.
C'est ainsi qu'en opérant avec le même condenseur, avant et après l'installation du système d'auto-nettoyage de 1-'invention., on a constaté que la nécessité de nettoyer l'intérieur du condenseur toutes les quatre heures est supprimée au point qu'il ne faut pas plus d'un nettoyage toutes les vingt-quatre à trente six heures dans-une opération continue de condensation. On a en outre consta- té que la décharge progressive de la poudre bleue de l'intérieur de là chambre de condensation conformément l'invention, réduit sensiblement la quantité de poudre bleue qui s'accumule dans le condenseur, de. sorte que l'efficacité du condenseur est augmentée de 5 à 10 % sans autre modifi- cation dans- l'opération de condensation, et dans la structure, autre que le dispositif d'auto-nettoyage ici décrit.