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PROCEDE POUR LE REFROIDISSEMENT DE GAZ DE CALCINATION.
La présente invention concerne le refroidissement de gaz de calcination, notamment des perfectionnements au procédé de refroidissement des gaz résultant de la calcination des minerais et concentrés sulfurés du zinc, qui consiste à faire passer le gaz contenant de l'anhydride sulfureux dans une chaudière chauffée par chaleur résiduelle.
On fait normalement passer les gaz de calcination du genre précité dans une chaudière à vapeur9 en premier lieu pour refroidir le gaz de façon que les appareils épurateurs dans lesquels on le fait passer ensuite ne soient pas soumis à des températures excessives, en deuxième lieu pour récupérer une certaine partie de la chaleur sous une forme utilisable.
La chaudière est généralement du type comportant des tubes à eau.
Un inconvénient constaté par les opérateurs d'une installation de ce genre est l'usure plus ou moins importante des parois des tubes et tambours exposés au gaz de calcination. Cette usure pose un grave problème qui n'a pas encore été résolu d'une manière satisfaisante. Un but de la présente invention est de créer un procédé permettant de réduire l'usure des tubes et des tam- bours de chaudières utilisées pour le refroidissement des gaz de calcination.
Jusqu'ici, on a estimé que l'usure résultait en grande partie d'une érosion du métal des tubes ou tambours par le gaz chargé de poussières, mais les observations et essais faits par la Demanderesse semblent indiquer que l'usure est principalement due à la corrosion. L'agent corrosif est l'acide sulfurique produit par la combinaison de l'humidité naturelle du gaz avec l'anhydride sulfuriqueet le produit de la corrosion est un sulfate ferrique plus ou moins pur. Dans un certain nombre d'analyses du produit de corrosion, on a trouvé que la composition répond à la formule Fe203.3SO3.
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On a également constaté que la corrosion des parois des tubes et tembours de chaudières, en contact avec des gaz de calcination contenant de l'anhydride sulfureux, peut être sensiblement réduite par un réglage de la température du gaz entrant dans la chaudière de fagon que cette température ne dépasse pas 850 C, et que cette corrosion est sensiblement éliminée si la température ne dépasse pas 600 C. Cette constatation est la base de départ de l'invention, et représente un progrès appréciable puisqu'elle permet d'ef- fectuer le refroidissement de fagen que la détérioration des tubes et des tambours de la chaudière soit largement réduite ou évitée, et que la durée des tubes et tambours soit grandement augmentée.
Autant qu'on le sache par expérience et par le témoignage des opé- rateurs d'installation similaires, on ne soupçonnait ni ne se rendait compte jusqu'ici que la corrosion de parois en acier refroidies de l'intérieur (com- me les tubes et tambours de chaudières), en contact avec un gaz de calcina- tion contenant de l'anhydride sulfureux, pouvait être évitée ou réduite par le maintien de la température du gaz de calcination au-dessous d'un maximum déterminé. En fait,, cette constatation est en opposition avec l'opinion des techniciens., En effet,on croyait jusqu'ici qu'il était nécessaire de main- tenir la température du gaz à un degré élevé pour empêcher la condensation de l'acide sulfurique sur les tubes en acier, et pour éviter de cette maniè- re la corrosion.
Suivant la présente invention, on peut avantageusement régler la température du gaz de calcination entrant dans la chaudière en mélangeant une proportion déterminée de gaz de calcination refroidi avec du gaz chaud, Bien entendu, on peut également refroidir le gaz par d'autres moyens si on le désire,
Les fours de calcination utilisés par la Demanderesse sont du ty- pe à calcination instantanée ou calcination en suspension. On utilise ces fours pour calciner un concentré de sulfure de zinc et pour obtenir une cal- cine contenant le zinc en majeure partie sous forme d'oxyde. Lorsque le gaz contenant l'anhydride sulfureux quitte chacun de ces fours, il entre dans une chaudière chauffée par chaleur résiduelle, qui est agencée avec les tambours parallèles au courant gazeux.
Au cours de son passage à-travers la chaudière, le gaz traverse cinquante rangées consécutives de tubes, et la température du gaz s'abaisse au fur et à mesure qu'il cède sa chaleur aux tubes.
On a appliqué cette invention à la réduction de la corrosion dans des chaudières chauffées par chaleur résiduelle (ou par refroidissement de gaz) combinées avec des fours à calcination instantanée. On a de cette maniè- re réduit à des proportions presque négligeables ce qui constituait un grave obstacle au fonctionnement. On a réduit la température des gaz entrant dans les chaudières en mélangeant une proportion déterminée de gaz de calcination refroidi avec du gaz chaud. Pour le gaz refroidi, on a utilisé celui qui a- vait déjà traversé la chaudière et les appareils consécutifs d'épuration.
Pour déterminer le degré de réduction de la corrosion des tubes on mesure en plusieurs points le diamètre des tubes de la première rangée la plus proche de la sortie du four). Ces tubes, qui sont exposés à l'action des gaz les plus chauds, présentent le plus fort degré de corrosion.
Le tableau ci-après indique les taux de corrosion en millimètres de pénétration par mois (28 jours), pour des températures d'entrée différentes du gaz :
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Tableau
EMI3.1
<tb>
<tb> Fours <SEP> N . <SEP> Température <SEP> d'entrée <SEP> Taux <SEP> de <SEP> corrosion
<tb> du <SEP> gaz <SEP> C <SEP> Max. <SEP> Moyen <SEP> Min
<tb> 2 <SEP> 975 <SEP> 0,77 <SEP> 0,47 <SEP> 0,089
<tb> 2 <SEP> 932 <SEP> 0,67 <SEP> 0,35 <SEP> 0,00
<tb> 1 <SEP> 930 <SEP> 0,66 <SEP> 0,23 <SEP> 0,07
<tb> 2 <SEP> 850-750 <SEP> 0,13 <SEP> 0,028 <SEP> 0,00
<tb> 1 <SEP> 820-800 <SEP> 0,035 <SEP> 0,012 <SEP> 0,00
<tb>
Ce tableau montre que le taux de corrosion est largement réduit et que, par conséquent, la durée des tubes de chaudière est sensiblement augmentée si on maintient la température d'entrée du gaz inférieure à 850 C suivant la présente invention.
De préférence, on maintient la température inférieure à 800 C.
On peut commander le four de calcination, fournissant le gaz contenant l'anhydride sulfureux, (par exemple en admettant de l'air froid dans la chambre de combustion) de façon que la température du gaz entrant dans la chaudière.soit maintenue au-dessous de la valeur prescrite. Toutefois, pour obtenir un maximum de capacité de calcination d'un four déterminé, notamment pour obtenir un gaz aussi riche que possible en anhydride sul- fureux (par exemple pour l'utilisation dans une installation consécutive de préparation d'acide sulfurique), il est normalement indésirable de limiter la température de fonctionnement du four à un niveau où le gaz n'est pas corrosif dans une chaudière chauffée'par chaleur résiduelle.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé, on réduit donc la température des gaz entrant dans la chaudière en les mélangeant avec du gaz de calcination refroidi à la sortie ou à. proximité de la sortie du four, ou à la sortie de la chambre de combustion, ce qui permet de commander la corrosion de la chaudière sans réduire la température de fonctionnement du four de calcination proprement dit. De cette manière, on peut combiner une grande capacité de calcination et une forte concentration en anhydride sulfureux avec une faible corrosion de la chaudière.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment, on peut réduire la température du gaz entrant dans la chaudière en mélangeant du gaz froid avec le gaz de calcination,, Dans le cas d'un four de calcination instantanée, on peut à cet effet introduire du gaz froid dans le fond du four de calcination entre le carneau collecteur de la chambre de combustion et le carneau d'é- vacuationo . Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on peut introduire le gaz froid dans le carneau du gaz de calcination avant l'entrée de ce gaz dans la chaudière., à condition de prévoir un dispositif de mélange approprié.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, le carneau ou autre conduit faisant passer le gaz de calcination dans la chaudière peut être suffisamment long, et être suffisamment perméable à la chaleur pour réduire au niveau désiré la température du gaz de calcination entrant dans la chaudièreOn peut également utiliser tout autre moyen de refroidissement usuel pour refroidir les gaz de calcination dans la mesure voulue avant leur entrée dans la chaudière. Ces procédés évitent la nécessité du recyclage du gaz refroidi.
Si on le désire,on peut également utiliser une combinaison de deux ou de plusieurs des procédés précités de refroidissement des gaz de calcination avant leur entrée dans la chaudière.
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L'invention est particulièrement applicable aux chaudières fonctionnant avec un maximum de pression de 17,5 kg/cm2. On peut également l'appliquer moins avantageusement aux chaudières fonctionnant avec un maximum de pression un peu plus élevé. En procédant suivant la présente invention, on peut cependant dans certains cas éviter l'utilisation de chaudières fonctionnant avec des pressions aussi élevées.
REVENDICATIONS.
1 Un procédé pour réduire l'usure des tubes ou tambours d'une chaudière utilisée pour le refroidissement de gaz contenant de l'anhydride sulfureux provenant de la calcination de minerais et de concentrés sulfurés de zinc, procédé qui consiste à maintenir au-dessous de 850 C la températu- re des gaz entrant dans la chaudière.