BE528880A

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Publication number: BE528880A
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Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliser des processus de réduction dans des fours à cuve, dans lequel procédé un mé- lange d'un combustible se composant principalement de carbone, tel que coke. charbon de bois et anthracite, et d'une matière d'addition est Introduit en haut du four à cuve, une partie du combustible présent étant brûlée par un vent de soufflage contenant de l'oxygène. insufflé dans le four par des brû- leurs disposés latéralement afin de produire la chaleur nécessaire pour la réaction entre le carbone et la matière d'addition, à la température voulue qui est comprise entre 2000 et 3000 C. Le gaz combustible formé sort du four à la partie supérieure de celui-ci.

Le produit formé se rassemble alors à la base du four à cuve, dans le récipient collecteur, d'où il peut être évacué, de façon continue ou par intermittences, par un trou de coulée des scories.

L'invention s'applique en particulier à la.préparation de car- bure de calcium à partir d'un combustible carbonifère et d'une matière d'ad- dition se composant principalement de chaux, telle que chaux vive, pierre calcaire ou dolomite. L'invention sera expliquée en référence à ce proces- sus, sans y être limitée. Il résulte de ce qui suit que l'invention est également applicable pour d'autre processus de réduction dans des fours à cuve, notamment pour la préparation de ferro-silicium.

Pour obtenir une vitesse de conversion convenable dans les fours à cuve pendant ces processus, il faut appliquer des températures optima dans la zone de réaction. Dans la littérature par exemple, on trouve pour la préparation de carbure de calcium une température de 2200 C environ.

Comme cette réaction se réalise dans la masse fondue, la tempé- rature dans la zone de combustion doit être encore plus élevée.

Dans la pratique, ces températures élevées s'obtiennent en utilisant, comme agent de gazéification, un gaz présentant une concentration élevée en oxygène. On peut employer, comme tel, de l'air enrichi en oxygène ou des mélanges d'oxygène et d'un agent de gazéification endothermique. tel que vapeur et acide carbonique. L'emploi de ces derniers mélanges présente l'avantage de donner lieu à l'obtention d'un gaz d'échappement d'une puissance calorifique élevée, parce que ce gaz n'est pas mélangé à un gaz indifférent, tel que l'azote.

Quand on n'a pas pris de mesures spéciales, il résulte souvent de l'application de températures aussi élevées dans la zone de combustion que le gaz d'échappement du gazogène se trouve encore à une température assez élevée, ce qui est évidemment très désavantageux du point de vue économique. On peut obvier à cet inconvénient en augmentant le rapport en poids de la matière d'addition et du combustible dans la charge amenée au gazogène.

Ce rapport étant réglé de façon à rendre le rapport en poids du Cao et du c présents dans la charge supérieur à 1/4. les températures du gaz d'échappement peuvent diminuer jusqu'à 80-200 C.

En appliquant cette mesure, la quantité de carbure produite est cependant déterminée par rapport à la quantité de gaz produit, tout au moins quand on prépare un carbure de qualité déterminée.

Dans la pratique, ceci donne cependant lieu à des difficultés.

Pour une marche souple de l'entreprise, il importe que la préparation du gaz et la préparation du carbure soient liées entre elles le moins possible, en ce qui concerne leurs quantités.

Or, on a trouvé que cette difficulté peut être entièrement surmontée en utilisant, comme agent de gazéification, un gaz contenant de l'oxygène et dont la composition est telle que, dans la zone de réaction, la température optimum nécessaire pour le processus de réduction soit obtenue, tandis qu'un agent de gazéification endotheimique, tel que vapeur ou acide carbonique, est insufflé au-dessus de la zone de combustion dans le four à

cuve. Ainsi, les calories en excès peuvent être absorbées par les réactions endothermiques : CO2 + C # 2 CO et H2O + C #H2 + CO respective- ment. Ainsi. la température du gaz d'échappement peut être réduite aux faibles valeurs voulues, par exemple à 80-200 C.

L'exemple suivant servira à expliquer le procédé.

Dans un gazogène d'essai, on a préparé du carbure de calcium. en utilisant, comme agent de gazéification, un mélange d'oxygène technique et de vapeur ayant un point de condensation de 71 C (composition : 64% de O2. 4% de N2 et 32% de H2O). Dans ce processus, on a préparé un carbure, qui produisait 210 1 d'acétylène par kgo Le rapport oxyde de calcium-coke de la charge amenée au four était de 0.43. La température du gaz d'échappement était de 440 C.

En maintenant la même quantité de carbure de même qualité, la température du gaz d'échappement a pu être réduite jusqu'au moins de 200 c. en modifiant le rapport oxyde de calcium-coke de la charge amenée au four à 0,39 en insufflant secondairement une quantité de vapeur correspondant à 1/3 de la quantité de vapeur présente dans le mélange de gazéification introduit en premier lieu. La température du gaz d'échappement était de 180 C.

En alimentant le gazogène au moyen d'un mélange des gaz insuf- flés primairement et secondairement dans le four (la composition était alors de 58% de O2. 3% de N2 et 39% de H2O). on a constaté qu'on ne pouvait pré- parer qu'un carbure de très mauvaise qualité.

L'invention concerne également un four à cuve agencé pour.la réalisation du procédé décrit ci-dessus. Ce four à cuve se caractérise par le fait qu'il comporte des moyens pour amener un agent de gazéification endothermique au-dessus des brûleurs.

Il va sans dire que la structure de ces moyens peut varier.

Une structure simple a été représentée schématiquement sur le dessin ci-annexé, qui représente la partie inférieure du four à cuve.

La notation de référence 1 désigne la partie inférieure d'un four à cuve pourvu à hauteur de la zone de combustion d'un serpentin de refroidissement 11. Cette partie inférieure est équipée de quelques brûleurs 12 pour l'agent de gazéification primaire, par lesquels un vent de soufflage contenant de l'oxygène peut être soufflé par la conduite annulaire 15 dans le four.

Le fond du four à cuve comporte un récipient collecteur 20 d'où le produit formé peut être évacué par l'orifice d'évacuation 18.

Selon l'invention, la paroi du four présente, au-dessus de la zone des brûleurs 12, des orifices 22 agencés de façon que les axes de ces orifices se trouvent précisément entre deux spires du serpentin de refroidissement. Dans ces orifices, on a introduit des tuyères 23 qui sont reliées à la conduite annulaire 24, par laquelle l'agent de gazéification endothermique est amené.

La distance entre le plan des tuyères de l'agent de gazéification amené secondairement et le plan des brûleurs dépend de la grosseur du charbon avec lequel le four est alimenté. Cette distance peut varier entre 40 et 100 cm.

Claims

REVENDICATIONS. le- Procédé pour réaliser des processus de réduction dans des fours à cuve, dans lequel procédé un mélange de combustible solide se composant principalement de carbone et d'une matière d'addition est introduit dans le four à cuve, à sa partie supérieure,une partie du combustible présent étant brûlée à l'aide d'un vent de soufflage riche en oxygène qui est insufflé dans le foyer du four à cuveau moyen de brûleurs disposés latéralement, afin de produire la chaleur nécessaire pour la réaction entre le carbone et la matière d'addition, à température voulue comprise entre 2000 et 30000C. caractérisé en ce que. dans la zone de réduction se trouvant au-dessus de la zone de combustion. on souffle encore une quantité d'agent de gazéification endothermique.

dont la quantité est choisie de fa- çon que la température des gaz à évacuer à la partie supérieure du four à cuve soit comprise entre 80 et 200 C.

2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que de la vapeur et/ou de l'acide carbonique sont utilisés comme agent de gazéification endothermique.

3.- Four à cuve pour réaliser le procédé selon la revendication 1. caractérisé en ce que la distance entre le plan des brûleurs, par lesquels le vent de soufflage riche en oxygène doit être amené, et le plan des tuyères, par lesquelles l'agent de gazéification endotheimique doit être amené, est de 40 à 100 cm.