<Desc/Clms Page number 1>
THE NATIONAL SMELTING COMPANY LIMITED résidant à LONDRES.
PERFECTIONNEMENTS A LA CONDENSATION DU ZINC SOUS FORME DE VAPEURS METALLIQUES A PARTIR DES GAZ QUI LE CONTIENNENT. Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit à la date du 5-11-1954.
Page 1 ligne 48, au lieu de "5,05 (5 x S) + 12,5 FeO" il faut lire
0,05 [(3 x S) + 12,5 x FeO] Page 2 ligne 14, au lieu de "0,88" il faut lire: "008" Page 2 ligne 39, au lieu de "était considérablement" il faut lire: "peut être considérablement".
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention, due à la collaboration de Messieurs
Stephen William Kenneth Morgan et George Kenneth Williams, est relative à la condensation du zinc métallique à partir des gaz qui le contiennent.
La demanderesse a décrit dans son brevet britannique n 572.961 du un condenseur à barbotage de plomb- et à refroidisse- ment brusque susceptible d'obtenir du zinc en fusion à partir de gaz con- tenant 5% de vapeur de zinc et 5% de gaz carbonique.
Des essais utilisant un haut-fourneau de grandeur normale pour produire de semblables gaz ont révélé que l'on peut obtenir sous forme de zinc en fusion environ 90% de la vapeur de zinc contenue dans les gaz en utilisant un semblable condenseur. Le premier but de ce procédé de refroidissement brusque pour condenser de la vapeur de zinc consiste à éviter la réaction entre la vapeur de zinc et le gaz carbonique, puis on a pensé que la teneur des gaz en gaz carbonique serait le facteur déterminant dans le rendement de la condensation du zinc par le condenseur.
Dans un haut-fourneau de la demanderesse destiné à fondre des minerais de zinc avec addition à la charge de diverses quantités de plomb, la demanderesse a constaté que la présence d'impuretés ou de poussière est particulièrement désavantageuse dans un condenseur à barbotage ou projection de plomb.
Les impuretés sous forme de poussière qui pénètrent dans le condenseur en provenance d'un four de fusion du zinc sont, comme on le sait, de deux types : d'une part, il existe la poussière proprement dite qui est véhiculée mécaniquement avec le courant de gaz en provenance de la charge du four; d'autre part, il existe des particules de fumée qui prennent naissance par suite de la réaction gazeuse qui se produit à l'intérieur du four telles que la vapeur de sulfure de zinc obtenue par réaction entre la vapeur de sulfure de plamb et la-vapeur de zinc. Etant donné que l'oxyde de fer est un composant à la fois des minerais de zinc et de la cendre de coke, sa présence est révélatrice de la poussière proprement dite, car les composés du fer ne se volatilisent pas dans le four dans une mesure appréciable.
La présence du soufre dans le condenseur peut être prise comme une mesure de l'existence de la fumée.
La demanderesse a effectué une analyse statistique sur l'effet de la poussière sur le rendement de la condensation en examinant plusieurs résultats dont chacun représente deux semaines de travail sur un four de grandes dimensions.
Ainsi, pendant plusieurs périodes de deux semaines, on a mesuré le poids total de la crasse et de la cendre ou poudre bleue provenant du four. Par les analyses chimiques de ces produits, on a déterminé leur teneur totale en plomb, en zinc, en oxyde ferreux et en soufre.
Ces résultats ont révélé qu'il existe une relation directe entre le total de la crasse ou de la poudre bleue obtenue, d'une part, et le poids total de la poussière et des fumées, d'autre part. En outre, les résultats révèlent que s'il y a ni poussière, ni fumée, il ne se produira qu'une très petite quantité de crasse et de poudre bleue.
Le graphique en ligne droite qui résume les résultats précités s'est révèle'être de la forme :
5,05 (5 x S) + 12,5 FeO
Dans un but de comparaison, la demanderesse a ensuite déterminé le poids de crasse et de poudre bleue et les teneurs en plomb, en zinc, en oxyde ferreux et en soufre par tonne de coke calciné; une tonne de coke produit environ 4620'm3 (dans les conditions normales de température et de pression) de gaz de four. Pour le volume du gaz, on a ensuite calculé par le procédé statistique-normalisé le coefficient de
<Desc/Clms Page number 3>
régression du poids total de la crasse et de la poudre bleue par rapport au poids de l'oxyde ferreux pénétrant dans le condenseur et on a constaté que ce coefficients était égal à 65,4.
Cela veut dire qu'une addition de 1 kg d'oxyde ferreux entrant dans le condenseur signifie une addition de 65,4 kg de crasse et de poudre bleue obtenues. De même, les coefficients de régression ont été déterminés pour les teneurs en plomb et en zinc de la crasse en fonction de l'oxyde ferreux. Ils ont montré, pour 1 kg d'oxyde ferreux d'addition, une-addition de 30,0 kg de plomb et de 13,7 kg de zinc. De même, on a constaté qu'un kilo de sautre supplémentaire signifie un supplément de 14,8 kg de crasse et de poudre bleue contenant 5,8 kg de plomb et 6,1 kg de zinc.
On a estimé que la poussière proprement dite peut contenir en- viron 8% d'oxyde ferreux. Cela signifie que les coefficients de régression vis-à-vis de l'oxyde ferreux doivent être multipliés par 0,88 pour donner les coefficients de régression vis-à-vis du poids de poussière.
Par suite, 1,0 kg de poussière supplémentaire signifie 5,2 kg de crasse et de poudre bleue supplémentaires contenant 2,4 kg de plomb et 1,1 kg de zinc.
La fumée est constituée essentiellement par du sulfure de zinc contenant 2 parties de zinc pour 1 partie de soufre. Cela signifie que les coefficients de régression vis-à-vis du soufre doivent être divisés par 3,0 pour donner les coefficients de régression vis-à-vis du sulfure de zinc. Par suite, 1 kg de sulfure de zinc supplémentaire signifie 4,9 kg supplémentaires de crasse et de poudre bleue contenant 1,9 kg de plomb et 2,0 kg de zinc ; parmi les 2,0 kg de zinc, 0,7 kg se trouvent contenus dans le sulfure de zinc lui-même, de sorte que la quantité de zinc supplémentaire apportée dans la crasse et dans la poudre bleue est de 1,3 kg.
On peut voir que les effets de la poussière proprement dite et de la fumée-s ont analogues. Approximativement, 1 kg de poudre ou de fumée produit 5 kg supplémentaires de crasse contenant plus de 2 kg de plomb et plus de 1 kg de zinc qui ont dû-être renvoyés au four.
La présente invention a pour objet un procédé de condensation du zinc à l'état métallique à partir de gaz qui. l.e contient sous forme de vapeur en même temps que des quantités appréciables de poussière et/ ou de fumée, procédé dans lequel on fait passer les gaz tout d'abord dans un séparateur de poussière et/ou de cornée, puis dans un condenseur à refroidissement brusque. Par ce moyen, la demanderesse a constaté que la quantité de crasse et de poudre bleue formée au cours de la condensation du zinc était considérablement réduite et que l'on pouvait ensuite laisser la teneur des gaz en gaz carbonique s'élever considérablement-au-dessus de 5% sans diminuer notablement le rendement de la condensation du zinc.
Le séparateur de poussière doit être d'un type dans lequel la poussière se sépare des gaz avec une perte de chaleur minimum, comme par exemple, au moyen d'un ou de plusieurs changements brusques du sens d'écoulement du gaz, car le refroidissement résultant des gaz par un autre moyen donnerait naissance à la formation de quantité excessive de crasse que l'on devrait nettoyer à des intervalles fréquents, ce qui impliquerait l'arrêt de l'installation et, par conséquent, la rendrait moins économique.
Avantageusement, on s'arrange pour que les gaz subissent une déflection vers le bas et ils peuvent aussi subir une déflection laté- raleo
L'utilisation d'un dispositif de réchauffage d'un type ou d'un autre facilite la diminution de la formation de crasse et de poudre bleue et le procédé de réchauffage décrit dans le brevet britannique
<Desc/Clms Page number 4>
de la demanderesse n 682.179 du à savoir le procédé, qui consiste à introduire une faible quantité contrôlée d'oxygène gazeux dans le gaz à condenser, offre un intérêt particulier.
On réduit également les pertes de chaleur à l'aide d'un isole- ment thermique.
On va décrire ci-après l'invention plus en détail en se référant à un mode de réalisation représenté sur les Figs. I à 3 du dessin annexé,
Sur ce dessin : la Fig. 1 est une coupe verticale transversale de la partie supérieure d'un haut-fourneau, coupe effectuée suivant la ligne 1-1 de la Fig.3,- la Fig.2 est une coupe verticale de la partie supérieure d'un haut-fourneau, coupe effectuée suivant III-III de la Fig.3; la Fig.3 est une coupe horizontale transversale suivant II-II de la Fig.I; sur les Figs.4 à 6 on a également représenté un mode de réalisation; la Fig.4 est une coupe verticale suivant B-B des Figs.5 et 6;
la Fig.5 est une coupe horizontale suivant C-C de la Fig.4;
La Fig.6 est une coupe verticale suivant A-A-des Figs.4 et 5.
Sur les Figs, 1, 2 ou 3, l'extrémité supérieure 1 du haut-fourneau communique par un passage 2 avec une chambre 3 de dépôt de poussière à l'extrémité inférieure de laquelle se trouve une trémie 4 destinée à recueillir la poussière.
Partant de la chambre 3 de dépôt de poussière se trouve un nouveau passage 5 qui- est séparé du passage 2 par une cloison 6 dont le bord inférieur se trouve au-dessous du bord inférieur du passage 2.
Le passage 5 s'étend au-dessus d'un condenseur 7 avec lequel il communique par une ouverture 8 pratiquée dans son toit.
A mi-chemin vers le bas de la trémie 4 se trouve une canalisation latérale 9 prévue pour introduire une faible quantité de gaz non oxydant.
En fonctionnement, les gaz qui quittent le haut-fourneau passent le long du passage 2.
La cloison 6 oblige ces gaz à descendre à travers la chambre 3 de dép8t de poussière, puis à monter à nouveau avant qu'ils ne pénètrent dans le passage 5. Ces changements de direction déterminent le dépôt et la chute dans la trémie 4 de la masse de poussière qui se trouve dans les gaz; on peut ensuite enlever à certains intervalles cette poussière de la trémie 4.
La faible quantité de gaz non oxydant qui peut être d'environ 1% du volume total de gaz arrivant au condenseur à partir du haut-fourneau et qui monte dans le tube 4 à partir du tube 9 contribue à empêcher les vapeurs de zinc de se diffuser vers le bas de la trémie 4 à travers la poussière que cette trémie contient.
On peut apporter diverses modifications sans s'écarter du cadre de l'invention, modifications consistant, par exemple, dans l'angle de la déflection à imposer au courant gazeux et dans l'emplacement de la cloison.
Dans l'organisation représentée-sur les Figs.4, 5 et 6, les gaz du four déjà surchauffés au-dessus de leur température d'équilibre par
<Desc/Clms Page number 5>
mélange avec de l'air quittent le four par l'orifice de sortie 21 et passent à travers un conduit 22 isolé thermiquement pour pénétrer dans le cyclone par l'orifice 23. Le toit 24 de ce cyclone est construit en acier résistant à l'action de la chaleur, comme c'est le cas également pour le cylindre 25. Les parois 26 du cyclone sont réalisées en béton réfractaire.
Les gaz effectuent un mouvement descendant en hélice, d'abord autour de l'espace annulaire 27, puis autour des parties inférieures du cyclone au voisinage des parois; enfin, ils montent dans la partie centrale du cyclone en passant par l'orifice 28 limité par le cylindre 25, puis ils pénètrent dans l'espace 29 dont le toit est formé par une dalle amovible 30 en-béton réfractaire. Les gaz descendent ensuite dans le passage 31 pour pénétrer dans-le condenseur 32 qui est du type décrit dans la demande de brevet britannique déposée par la demanderesse le sous-le n 27436/530
La poussière qui se dépose dans le cyclone tombe à travers une trémie 33 dont le prolongement direct vers le bas est couvert par une plaque 34 que l'on peut enlever pour nettoyer le cyclone.
La poussière est extraite-par une canalisation 35.
Il est important que le cyclone soit accessible pour permettre son nettoyage occasionnel. Dès que l'on a enlevé la couche de brique réfractaire 36, on peut sortir par soulèvement la dalle 30 amovible en béton.
On peut également extraire par soulèvement, à l'aide des pattes 37, le toit 24 du cyclone avec son orifice 25 de sortie de gaz. Lorsque la plaque 34, qui est située directement au-dessous du cyclone, a été enlevée, on ¯peut exécuter le nettoyage à la fois par en-dessus et par en-dessous.
Un autre accès pour le nettoyage est obtenu par la porte 38.
Bien que l'on ait décrit la présente invention en se référant au gaz-sortant d'un haut-fourneau, il est clair qu'elle ne doit pas être limitée à cette application, mais qu'on peut l'appliquer à d'autres fours ou cornues d'extraction de zinc dans lesquels on doit surmonter des difficultés semblables et qu'elle est applicable à des fours électrothermiques.