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PROCEDE ET FOUR TUNNEL POUR LA FABRICATION DE SULFATE MANGANEUX.
L'invention concerne un procédé pour fabriquer du sulfate manganeux par le grillage d'un mélange de matières contenant de l'oxyde de manganèse et du soufre ou des matières sulfureuses, en exploitant la chaleur produite par l'oxydation du soufre et la production du sulfate manganeux, elle concerne aussi un four tunnel servant à la fabrication dudit produit
Il a été proposé de faire ce grillage dans une meule. Cependant, le processus est extrêmement difficile à réaliser en pratique, parce qu'il est presque impossible d'obtenir un équilibre stable entre la chaleur dégagée et celle demandée pour la réalisation du procédé et pour la compensation de la chaleur perdue dans l'ambiance.
Il en résulte que le processus s'arrête ou bien qu'il se poursuit trop violemment, ce qui a pour effet que le sulfate manganeux obtenu se dissocie de nouveau pour se transformer en scorie de Mn3o4. Dans les cas les plus favorables, le produit final peut se composer d'un mélange de matière non réagie et de scories, avec un contenu variant et relativement faible du produit final désiré : le sulfate manganeux.
La présente invention vise à une réalisation du grillage de manière à éviter aussi bien l'arrêt du processus que la surchauffe, en même temps qu'on obtient la fabrication de la plus grande quantité possible de sulfate manganeux par unité de mélange, dans le temps le plus bref possible.
D'après l'invention, un mélange de matières contenant de l'oxyde de manganèse et de soufre ou de matières sulfureuses est soumis à un processus de grillage, pendant que la surface supérieure libre du mélange est balayée par l'air. Le processus de grillage descend graduellement à travers la couche et il est possible de réduire encore, suivant les besoins, la vitesse de réaction relativement faible à laquelle s'opère leprocessus
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dans ces circonstances, par une amenée de plus ou moins d'air de refroidissement pour compléter la quantité d'air requise pour la réalisation du processus de grillagée
Lorsque le processus est accompli de la manière indiqué, il est possible d'arriver à un équilibre calorifique stable et d'assurer ainsi la fabrication d'un produit de premier ordre.
D'après l'invention il est possible, en tenant compte réciproquement des facteurs déterminant le cours du processus de grillage - et plus particulièrement la composition chimique de la matière, sa proportion de mélange, la grosseur des particules, ainsi que les dimensions des surfaces de réaction et de refroidissement balayées par l'air et l'importance de la quantité d'air de refroidissement additionnée -d'opérer un réglage permettant de maintenir la température pendant le grillage dans les limites de l'écart de 200 à 700 C. Comme ce n'est que la surface supérieure libre qui est disponible comme surface de réaction, le processus est forcé de se produire en descendant de haut en bas à travers la couche.
Si le processus était réalisé de manière que l'air soit conduit à travers la couche et qu'il ne la balaye pas, une addition d'air plus grande que celle nécessaire à la fabrication aurait pour seule conséquence que celle-ci se poursuivrait avec plus d'activité D'après la manière dont le processus s'opère suivant l'invention, une augmentation de l'addition d'air entraine un refroidissement, car des mesures ont été prises pour que l'air balaye aussi les surfaces de refroidissement, e 'est à dire les surfaces qui ne présentent pas de possibilités de réaction, du fait qu'une cloison est intercalée entre le mélange de matières-et le courant d'air. Cette disposition fournit des moyens pour commander la poursuite du processus.
D'après l'invention, .il est avantageux de surveiller et de régler l'addition d'air de refroidissement de manière à tàcher d'obtenir et de maintenir une température de grillage d'environ 500 C, car cette température s'est avérée représenter la température optimum à laquelle le processus se poursuit le plus rapidement sans qu'il y ait de trop grandes difficultés en ce qui concerne la durée en service des pièces à l'intérieur du four.
Selon l'invention, le processus peut être conduit de façon qu'après s'être transformée en sulfate manganeux par suite du grillage, la couche dematière soit refroidie par balayage à l'air atmosphérique froid, qui s'échauffe ainsi lui-mêmes après quoi il balaie la couche qui est grillée, pour ser- vir enfin au préchauffage et au séchage de la matière à griller. Ces mesures servent à améliorer l'économie du procédé...
D'après l'invention, la couche de matière peut être avancée continuellement, à une vitesse convenable, à travers les trois zones : zone de préchauffage et de séchage, la zone de grillage et la zone de refroidissement, la surface-de la couche étant balayée par de l'air se mouvant dans le sens opposé.
D'après l'invention, il est possible d'adapter les uns aux autres les facteurs déterminant la marche de tout le processus, de telle sorte que la température augmentes dans le sens d'avancement de la matière, d'environ 100 à environ 200 C. dans la zone de préchauffage, d'environ 200 à 500 C dans la zone de grillage, éventuellement à 700 C, et qu'elle baisse dans la zone de refroidissement de 500 à 700 C. jusqu'à environ 10000.
D'après l'invention, plusieurs couches de matière superposées parallèlement les unes aux autres, peuvent être avancées simultanément à travers les trois zones, ce qui-permet le traitement d'une plus grande quantité de matière.
Le procédé peut être réalisé dans un four tunnel dont on connait déjà le principe. Il peut être équipé de moyens pour l'avancement d'une ou de plusieurs couches de matières à travers les trois zones du four.
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D'après l'invention, le four tunnel, et surtout les parois laté= rales, peut en particulier être muni d'ouvertures réglables spéciales pour l'air de refroidissement.
D'après l'invention, les ouvertures à air de refroidissement peu- vent être disposées en rangées verticales, suffisamment distantes les unes des autres dans les parois latérales du four, chaque ouverture n'étant sépa- rée des ouvertures voisines de la même rangée que par de minces cloisons tra- versant la paroi du four, et chaque ouverture pouvant être ouverte et fermée et éventuellement réglée, indépendamment des autres.
Dans le fond du four tunnel peuvent être installés des rails sur lesquels peuvent être avancés, dans le sens inverse de celui du courant d' air de réaction et de refroidissement, des chariots bas portant des pla- teaux capables de résister aux températures régnantes et contenait le mélan- ge des matières, superposés les uns aux autres.
' D'après l'invention, chacun de ces plateaux se compose d'un fond de préférence carré, de quatre parois latérales dont la hauteur correspond à l'épaisseur de la couche de matière, et de quatre pieds angulaires de faible longueur, prévus pour tre supportés par les bords latéraux du pla- teau en dessous.
D'après l'invention, une plaque verticale de dimensions,convena- bles peut être suspendue dans l'intervalle vertical entre les plateaux de deux chariots qui se suivent, et à une hauteur convenable afin de forcer 1' air de réaction et de refroidissement à suivre des parcours déterminés en descendant par le four, et d'assurer ainsi la fabrication d'un produit'un3.= forme et une réduction du temps de traitement. Les plaques en question peuvent être suspendues par exemple dans deux tiges tranversales horizontales, dont les bouts libres reposent sur les plateaux supérieurs, par exemple dans tous les deux ou tous les trois intervalles.
On comprendra mieux l'aménagement du four tunnel en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue de coté d'un four tunnel conforme à 1'invention en partie en coupe,
Figure 2 représente le même four vu d'en haut, aussi partiellement en coupe, Figure 3 est une coupe transversale verticale du four suivant la ligne A-A des figures 1 et 2,
Figure 4 est une vue en perspective d'un des plateaux dans lesquels la matière est placée pendant le processus,
Figure 5 est une coupe horizontale à échelle agrandie, traversait la paroi latérale du four en un endroit où se trouvent des ouvertures à air de refroidissement, et
Figure 6 est une coupe verticale correspondante, traversant le four suivant la ligne B-B de la figure 5.
Les figures 1 et 2 ne représentent pas le four dans -bute sa longueur, une partie de celui-ci étant supposée être supprimée.
Sur les figures, 1 représente la plaque de base du four, 2 et ses parois latérales et ± son plafond, le tout formant une enveloppe extérieure en béton revêtue de briques à l'intérieur. Aux bouts, le four est fermé par des portes 1 et ±2 permettant à une rame de chariots 1 d'entrer et de sortir par le four. Les chariots roulent sur des rails 1 placés sur ou noyés dans la plaque de base 1 du four. Sur chacun des chariots sont empilés des plateaux 9. Des plaques 24 aménagées sous les chariots empêchent l'air de pénétrer en dessous de ceux-ci.
Un foyer 10, éloigné de l'extrémité de sortie du four d'environ le tiers de la longueur de celui-ci, est relié au four au moyen d'un tuyau
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11. Le foyer n'est utilisé que pendant la mise en marche du four et exceptionnellement, pour remédier à des irrégularités éventuelles de la marche.
Il est allumé lorsque le four est mis en marche et chauffé par les gaz de combustion. Quand la température à l'extrémité d'entrée atteint environ 10000, on fait entrer un seul chariot qui est suivi, au four et à mesure, et à une-allure assez lente pour correspondre aux conditions requises, par les autres chariots. La matière contenue dans les plateaux est alors succes-- sivement séchée et préchauffée, et lorsque les chariots atteignent la zone de grillage, les processus exothermes commencent.
Ceux-ci dégagent assez de chaleur pour maintenir la marche du processus de grillage et pour préchauffer et sécher la matière qui vient d'être introduite.
Que l'air chaud provienne du foyer ou du processus s'opérant dans la couche, il quitte le four par un tuyau 12, débouchant dans le bas du four à son extrémité d'entrée et relié au côté aspiration d'un ventilateur 13. L'air est évacué de celui-ci par un tuyan 14. Une fois le processus en bonne marcha, on éteint le foyer 10.
L'air qu'aspire le ventilateur est aspiré à travers le foyer 10 lorsque celui-ci est en marche, mais autrement à travers les fuites natu- relles du four, ainsi que par des ouvertures spéciales à air de refroidissement, disposées le long d'une rangée de ceintures verticales sur toute la longueur du four.
Ces ceintures, qui sont esquissées sur les-figures 1 et 2, mais qui sont omises sur la figure 3, sont décrites en détail en combinaisons avec les figures 5 et 6. Entre quelques-uns des chariots 2. peut être suspendue, dans des tiges porteuses, une plaque 22 qui a pour but d'assurer une répartition uniforme du courant d'air sur la section transversale du four.
Sans l'installation de ces plaques, l'air a une certaine tendance à agir surtout sur les plateaux supérieurs.
La figure 4 représente en perspective l'un des plateaux utilisés Il se compose d'une plaque de fond 16. de forme approximativement carrée, en acier ou en fonte, d'une longueur latérale correspondant à la largeur d'un chariot 7. De son coté, la largeur du chariot est un peu inférieure à celle,du four. Le fond 16 est entouré de quatre pièces latérales 17 de préférence en fonte et de la même hauteur que l'épaisseur de la couche de matière qu'on désire traiter. En bas, les pièces latérales 17 passent dans quatre pieds angulaires 18 ayant pour but d'aménager une distance convena- ble pour le passage de l'air entre les différentes couches de matière lorsque les plateaux sont empilés à partir du plateau du chariot jusqu'à proxi- mité du plafond du four 4.
L'air balayant la longueur du four passe alors sur la surface libre supérieure de la couche de matières dans le plateau tout en alimentant les processus qui s'y opèrent. Il balaie en même temps les cotés et le fond di plateau, tout en maintenant ainsi ceux-ci à une température assez basse pour que le processus ne se poursuive pas trop violemment.
Les figures 5 et 6 représentent plus en détail l'aménagement des ouvertures à air de refroidissement. Le long de la ceinture où se trouvent ces ouvertures, une fente a été maintenue libre dans le mur du four. Cette fente est couverte par une tôle 12-munie d'un nombre convenable d'ouvertures dans lesquelles des soupapes 20 sont installées. Elles peuvent être conçues soit pour être complètement ouvertes ou complètement fermées seulement, soit pour être réglables entre ces limites.
Dans la fente pratiquée dans le mur du four sont intercalées des tôles horizontales 21 traversant toute l'épaisseur de la paroi. Ces tôles divisent la fente en autant de compartiments qu'il y a de soupapes 20. Cette disposition permet de faire entrer de l'air de refroidissement exactement aux endroits où l'on sait, d'après l'expérience, que les meilleures conditions de marche s'obtiennent dans toute situation donnée.
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A l'aide de thermomètres placés à des endroits convenables dans le four, on contrôle les conditions de marche. Voici quelques chiffres uti- lisés en pratique, permettant de se faire une idée de la façon dont le pro- cessus de grillage se déroule normalement
Le four tunnel,utilisé avait environ 16 m. de long, sa largeur et sa hauteur intérieures étaient d'environ 2 m. et d'environ 1.5 m. respec- tivement. Dans le four étaient installées deux voies ferrées juxtaposées, chacune pour sa rame de chariots d'environ 0.25 m. de hauteur; sur chaque chariot étaient placés douze plateaux d'environ 100 mm. de hauteur, y com- pris les pieds aux coins. L'épaisseur de la couche de matière, et donc la hauteur des pièces latérales des plateaux, était d'environ 50 mm. Les cha- riots passaient à travers le four en 10 à 20 heures.
Les matières premières consistaient en partie de limonite avec
17% de manganèse dans la matière sèche et 30% d'eau dans le minerai cru en partie de masse ayant servi à épurer les'gaz, avec environ 50% de soufre dans la matière sèche et environ 10% d'eau dans la masse crue. Mélangées dans la proportion en volume de 5 parties de limonite et de 1 partie de masse à épurer les gaz, les matières premières étaient concassées en morceaux d'une grosseur ne dépassant pas 5 mm. et étendues sur les plateaux en une couche d'environ 50 mm. d'épaisseur, comme déjà dit.
Les trois zones ont occupé chacune un tiers de la lorgueur du four et, dans la zone de séchage et de préchauffage, la température a augmenté d'environ 70 jusqu'à 200 C.
Par un réglage de l'addition d'air de refroidissement,la tempé- rature dans la zone de grillage a été maintenue entre 200 et 700 C, la matière a séjourné dans cette zone jusqu'à ce qu'elle ait subi une réaction dans toute son épaisseur. A 500 C, c'est-à-dire la température visée, le processus se propage en descendant dans la couche à une vitesse d'environ 1 cm à l'heure.
Il faut que la température soit portée au-dessus de 200 C, car autrement le processus ne s'amorce pas du tout,;et qu'elle soit maintenue supérieure à 250 - 300 C. jusqu'à ce que le processus soit achevé. De plus, il faut que la couche de matière admétte la pénétration d'air; en conséquence, il est avantageux que la couche de matière soit agglomérée ou noduliséee, tandis que la réalisation du processus n'exige pas que la matière contienne de l'eau,,
Par ce procédé, on est arrivé à une transformation de 70 à 85% d'oxydes de manganèse en sulfate manganeux.