LU87984A1

LU87984A1 - Device for packaging a molten product

Info

Publication number: LU87984A1
Application number: LU87984A
Authority: LU
Inventors: Leon Ulveling; Ernest Faber; Yvon Kroemmer
Original assignee: Wurth Paul Sa
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-15

Description

DISPOSITIF DE CONDITIONNEMENT D'UN PRODUIT EN FPSIOWFPSIOW PRODUCT PACKAGING DEVICE

La présente invention concerne un dispositif de conditionnement d'un produit en fusion en vue d'une granulation à l'eau. L'invention vise, d'une façon générale, tous les produits difficiles à granuler et à grande densité calorifique. Sans y être limitée, elle sera décrite en référence à la granulation de matte de cuivre.The present invention relates to a device for packaging a molten product for granulation with water. The invention relates generally to all products which are difficult to granulate and which have a high calorific density. Without being limited thereto, it will be described with reference to the granulation of copper matte.

Le cuivre est généralement produit à partir de minerais relativement pauvres en cuivre sulfureux, ce qui nécessite des technologies relativement compliquées d'affinage progressif pour obtenir du cuivre à l'état pratiquement pur. L'un des procédés d'extraction consiste à soumettre le minerai, après concassage et traitement préalable, à une réduction dans un four approprié, par exemple un four à cuve, un four à réverbère, un four électrique, un four à arc, etc. Le produit enrichi obtenu par cette réduction est ce que l'on appelle la matte qui contient du cuivre à l'état sulfureux. Cette matte est ensuite traitée dans un convertisseur pour l'obtention de cuivre brut. Ce cuivre brut subit ensuite un procédé d'affinage, par exemple électrolytique pour fournir du cuivre à l'état pur.Copper is generally produced from ores relatively poor in sulfur copper, which requires relatively complicated technologies of progressive refining to obtain copper in the practically pure state. One of the extraction methods consists in subjecting the ore, after crushing and preliminary treatment, to a reduction in an appropriate furnace, for example a shaft furnace, a reverberatory furnace, an electric furnace, an arc furnace, etc. . The enriched product obtained by this reduction is what is called the matte which contains copper in the sulfurous state. This matte is then treated in a converter to obtain raw copper. This raw copper then undergoes a refining process, for example electrolytic to supply copper in the pure state.

Si la matte en fusion produite dans le four de réduction est introduite directement à l'état liquide dans le convertisseur, celui-ci doit fonctionner de façon discontinue ou par intermittence. Or, les évolutions récentes ont montré que, du point de vue technologique et économique, il serait intéressant d'effectuer un traitement continu dans le convertisseur. Toutefois, pour pouvoir faire fonctionner un tel convertisseur de manière continue il faut y introduire une partie de la matte à l'état solide, de préférence sous forme pulvérulente ou granuleuse, ce qui nécessite une solidification préalable de la matte.If the molten matte produced in the reduction furnace is introduced directly into the liquid state in the converter, it must operate discontinuously or intermittently. However, recent developments have shown that, from a technological and economic point of view, it would be advantageous to carry out continuous processing in the converter. However, to be able to operate such a converter continuously it is necessary to introduce a portion of the matte in the solid state, preferably in powder or granular form, which requires prior solidification of the matte.

Etant donné qu'un refroidissement lent et progressif à l'air libre n'est pas à préconiser du point de vue écologique, il faudrait donc envisager un refroidissement rapide par une granulation à l'eau, à l'instar, par exemple de la granulation de laitier de haut-fourneau. Toutefois, une telle granulation n'a jusqu'à présent pas pu être appliquée à la matte de cuivre à cause des risques d'explosion. En effet, lorsque l'on dirige des jets d'eau sur de la matte en fusion, toute occlusion de l'eau dans la masse en fusion occasionne immédiatement une puissante explosion.Since slow and gradual cooling in the open air is not to be recommended from an ecological point of view, rapid cooling by water granulation should therefore be considered, such as, for example, granulation of blast furnace slag. However, such granulation has so far been unable to be applied to copper mat due to the risk of explosion. When water jets are directed at molten matte, any occlusion of water in the molten mass immediately causes a powerful explosion.

Pour réduire les risques d'explosion, on a tenté de former une mince pellicule de matte en fusion par écoulement et étalement dans une rigole large à fond plat. Cette proposition n'a pas non plus eu de suite pratique à cause des dépôts et croûtes qui se forment au fond de la rigole à partir des coins et qui rendent la rigole rapidement inutilisable.To reduce the risk of explosion, an attempt has been made to form a thin film of molten matte by flow and spreading in a wide channel with a flat bottom. This proposal did not have any practical consequence either because of the deposits and crusts which form at the bottom of the channel from the corners and which make the channel quickly unusable.

Le but de la présente invention est de combler cette lacune par un dispositif de conditionnement d'un produit en fusion de manière que celui-ci se présente sous forme d'une mince pellicule pouvant être granulée à l'aide de jets d'eau avec un faible risque d'explosion.The purpose of the present invention is to fill this gap by a device for packaging a molten product so that it is in the form of a thin film which can be granulated using water jets with a low risk of explosion.

Pour atteindre cet objectif, le dispositif proposé par la présente invention est, dans son mode de réalisation préféré, caractérisé par deux tambours cylindriques parallèles juxtaposés avec une mince fente longitudinale entre les tambours et dont la largeur est définie par deux brides latérales des tambours en contact tangentiel mutuel, par des moyens pour faire tourner les tambours en sens inverse autour de leur axe longitudinal horizontal.To achieve this objective, the device proposed by the present invention is, in its preferred embodiment, characterized by two parallel cylindrical drums juxtaposed with a thin longitudinal slot between the drums and the width of which is defined by two lateral flanges of the drums in contact mutual tangential, by means for rotating the drums in opposite directions about their horizontal longitudinal axis.

Ces tambours sont, de préférence, entraînés dans le sens correspondant à la trajectoire de chute du produit en fusion.These drums are preferably driven in the direction corresponding to the falling trajectory of the molten product.

Ce produit en fusion est donc obligé de s'étaler entre les deux tambours, sur toute la longueur de ceux-ci et est retenu latéralement par les deux brides latérales. En s'écoulant à travers la fente sous l'effet de son poids et de la rotation des tambours le produit s'étale longitudinalement sous forme d'un mince rideau dont l'épaisseur est fonction de la largeur de la fente entre les tambours. Ce rideau peut être, immédiatement en dessous des tambours, soumis à l'action de puissants jets d'eau pour provoquer la granulation du produit sans risque notable d'explosion, étant donné que la minceur du rideau réduit les risques d'occlusion de gouttes d'eau dans le produit en fusion.This molten product is therefore forced to spread between the two drums, over the entire length of the latter and is retained laterally by the two lateral flanges. By flowing through the slot under the effect of its weight and the rotation of the drums the product spreads longitudinally in the form of a thin curtain whose thickness depends on the width of the slot between the drums. This curtain can be, immediately below the drums, subjected to the action of powerful jets of water to cause granulation of the product without significant risk of explosion, since the thinness of the curtain reduces the risk of occlusion of drops of water in the molten product.

Selon un mode de réalisation préféré, l'un des tambours est entraîné à l'aide d'un moteur électrique, tandis que l'autre suit la rotation par l'effet du frottement mutuel entre les brides latérales.According to a preferred embodiment, one of the drums is driven using an electric motor, while the other follows the rotation by the effect of mutual friction between the side flanges.

Le tambour non entraîné par le moteur électrique est, de préférence, porté par un support mobile dans un plan horizontal et soumis à l'action d'un ressort pour maintenir ces brides au contact des brides de l'autre tambour.The drum not driven by the electric motor is preferably carried by a mobile support in a horizontal plane and subjected to the action of a spring to keep these flanges in contact with the flanges of the other drum.

Pour éviter un réchauffement excessif des tambours, des gicleurs d'eau de refroidissement sont disposés à l'intérieur de chacun des tambours et dirigés sur leur surface dans la région dont l'extérieur reçoit le produit en fusion, l'eau de refroidissement qui s'accumule au fond des tambours étant évacuée par un circuit d'évacuation.To avoid excessive heating of the drums, cooling water jets are arranged inside each of the drums and directed on their surface in the region from which the outside receives the molten product, the cooling water which s accumulates at the bottom of the drums being evacuated by an evacuation circuit.

Les restes de produit en fusion qui pourraient rester collés sur la surface des tambours peuvent être enlevés à l'aide de racleurs. D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation avantageux présenté, ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux figures annexées dans lesquelles :Remains of molten product that could remain stuck on the surface of the drums can be removed using scrapers. Other features and characteristics of the invention will emerge from the description of an advantageous embodiment presented below, by way of illustration, with reference to the appended figures in which:

La figure 1 montre une coupe transversale du dispositif proposé par la présente invention etFIG. 1 shows a cross section of the device proposed by the present invention and

La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective du dispositif.Figure 2 schematically shows a perspective view of the device.

Le dispositif proposé comporte essentiellement deux tambours 10 et 12 disposés horizontalement et parallèlement l'un à côté de l'autre. Comme représenté sur la figure 2, les tambours 10 et 12 comportent chacun deux brides latérales 10a, 10b respectivement 12a, 12b. Ces quatre brides ont un diamètre légèrement supérieur à celui des tambours eux-mêmes 10 et 12. Ces tambours sont en contact mutuel par leurs brides respectives 10a, 10b et 12a, 12b de sorte que celles-ci ont la double fonction de définir entre les tambours une fente 14 d'une largeur correspondant à la somme des épaisseurs des brides par rapport aux tambours et de fermer cette fente 14 latéralement par leur contact mutuel. Les brides 10a, 10b et 12a, 12b peuvent faire partie de leur tambour 10 respectivement 12 ou, de préférence, être constituées de pièces séparées vissées sur les tambours de manière à pouvoir être échangées en cas d'usure ou être remplacées par des brides d'un diamètre différent pour modifier la largeur de la fente 14. Il et à noter que la bride 10a du tambour 10 n'est pas visible sur la figure 1 parce que le plan de la coupe passe à travers le tambour, tandis que pour le tambour 12, le plan de coupe passe à travers la bride 12a. L'un des tambours, en l'occurrence le tambour 10 est entraîné par un moteur 24, par exemple électrique, par l'intermédiaire d'une courroie ou d'une chaîne 16. Le second tambour 12 est entraîné indirectement par l'effet du contact mutuel entre leurs brides, de sorte que les deux tambours 10 et 12 tournent autour de leurs axes horizontaux dans le sens des flèches sur la figure 1. Le tambour entraîné 10 est supporté latéralement par des paliers fixes non représentés. Pour assurer le contact mutuel entre les brides des deux tambours, l'autre tambour 12 est monté sur un ou plusieurs supports 18 qui sont mobiles dans le sens horizontal et qui sont soumis à l'action d'un ressort 20 en direction du tambour 10.The proposed device essentially comprises two drums 10 and 12 arranged horizontally and parallel one next to the other. As shown in Figure 2, the drums 10 and 12 each have two side flanges 10a, 10b respectively 12a, 12b. These four flanges have a diameter slightly greater than that of the drums themselves 10 and 12. These drums are in mutual contact by their respective flanges 10a, 10b and 12a, 12b so that these have the double function of defining between the drums a slot 14 of a width corresponding to the sum of the thicknesses of the flanges relative to the drums and of closing this slot 14 laterally by their mutual contact. The flanges 10a, 10b and 12a, 12b can be part of their drum 10 respectively 12 or, preferably, consist of separate parts screwed on the drums so that they can be replaced in the event of wear or be replaced by flanges d 'a different diameter to change the width of the slot 14. It should be noted that the flange 10a of the drum 10 is not visible in Figure 1 because the plane of the section passes through the drum, while for the drum 12, the cutting plane passes through the flange 12a. One of the drums, in this case the drum 10 is driven by a motor 24, for example electric, by means of a belt or a chain 16. The second drum 12 is driven indirectly by the effect mutual contact between their flanges, so that the two drums 10 and 12 rotate about their horizontal axes in the direction of the arrows in Figure 1. The driven drum 10 is supported laterally by fixed bearings not shown. To ensure mutual contact between the flanges of the two drums, the other drum 12 is mounted on one or more supports 18 which are movable in the horizontal direction and which are subjected to the action of a spring 20 in the direction of the drum 10 .

Les flèches 22 symbolisent le déversement d'un produit en fusion, en l'occurrence de la matte de cuivre entre les deux tambours 10 et 12 dans la fente 14. La vitesse de rotation des tambours 10 et 12 est déterminée, en fonction du débit du courant 22 de la matte en fusion, de manière que celle-ci soit obligée de s'étaler sur toute la longueur de la fente 14. En traversant cette fente 14 sous l'effet de son poids et de la rotation des tambours 10 et 12, le produit en fusion est laminé sous forme d'une mince pellicule dont l'épaisseur correspond à la largeur de la fente 14 et qui tombe ensuite sous forme d'un mince rideau 30 dans une cuve 26 se trouvant en dessous des tambours 10 et 12. Il est à noter que, pour des besoins descriptifs, la largeur de la fente 14 a été exagérée par rapport aux autres dimensions sur la figure 1.The arrows 22 symbolize the pouring of a molten product, in this case copper matte between the two drums 10 and 12 in the slot 14. The speed of rotation of the drums 10 and 12 is determined, as a function of the flow rate current 22 of the molten matte, so that it is forced to spread over the entire length of the slot 14. Crossing this slot 14 under the effect of its weight and the rotation of the drums 10 and 12, the molten product is laminated in the form of a thin film, the thickness of which corresponds to the width of the slot 14 and which then falls in the form of a thin curtain 30 in a tank 26 located below the drums 10 and 12. It should be noted that, for descriptive purposes, the width of the slot 14 has been exaggerated compared to the other dimensions in FIG. 1.

En dessous des tambours 10 et 12 se trouve une série de gicleurs 28 répartis sur toute la longueur des tambours pour diriger sur le rideau 30 des puissants jets d'eau pour provoquer la granulation de la matte de cuivre en fusion. La pulpe constituée par l'eau de granulation et la matte refroidie est recueillie dans la cuve 26 dans laquelle le refroidissement de la matte peut être parachevé. Cette pulpe est évacuée au fur et à mesure par une sortie au fond de la cuve 26 vers un dispositif de filtration pour séparer la matte granulée de l'eau de filtration. L'eau de filtration peut être recyclée dans les gicleurs 28 tandis que la matte granulée est séchée et broyée en vue de son introduction dans un convertisseur.Below the drums 10 and 12 is a series of nozzles 28 distributed over the entire length of the drums to direct on the curtain 30 powerful jets of water to cause granulation of the molten copper mat. The pulp constituted by the granulation water and the cooled mat is collected in the tank 26 in which the cooling of the mat can be completed. This pulp is evacuated progressively by an outlet at the bottom of the tank 26 towards a filtration device to separate the granulated matte from the filtration water. The filtration water can be recycled in the nozzles 28 while the granulated mat is dried and crushed for introduction into a converter.

La section de la fente 14 entre les tambours 10 et 12 est déterminée avec les autres dimensions du dispositif et son mode de fonctionnement en fonction du débit et des propriétés de la matière à granuler de manière à former un rideau 30 dont l'épaisseur soit telle que les risques d'explosion soient minimes. A titre d'exemple, on prévoit pour de la matte de cuivre avec un débit de 3 tonnes / minute deux tambours 10 et 12 en acier réfractaire ductile d'une longueur de 1 m et d'un diamètre de 1,5 m. En prévoyant une fente 14 d'une largeur de 10 mm, les tambours 10 et 12 doivent être entraînés à une vitesse linéaire de 1 m/s, ce qui correspond à une vitesse angulaire de 12,75 tours/mn.The section of the slot 14 between the drums 10 and 12 is determined with the other dimensions of the device and its mode of operation as a function of the flow rate and of the properties of the material to be granulated so as to form a curtain 30 whose thickness is such the risk of explosion is minimal. For example, two drums 10 and 12 made of refractory ductile steel with a length of 1 m and a diameter of 1.5 m are provided for copper mat with a flow rate of 3 tonnes / minute. By providing a slot 14 with a width of 10 mm, the drums 10 and 12 must be driven at a linear speed of 1 m / s, which corresponds to an angular speed of 12.75 revolutions / min.

Pour éviter un réchauffement excessif de la surface des tambours 10 et 12, notamment dans la région au dessus de la fente 14 qui subit l'action de la matte de cuivre en fusion, on a prévu à l'intérieur des tambours 10, 12 des gicleurs 36 pour asperger la paroi des tambours avec de l'eau de refroidissement. Cette eau de refroidissement est évacuée par des circuits 38 prévus à l'intérieur, dans le fond de chacun des tambours 10 et 12 et sous l'action d'une pompe 40.To avoid excessive heating of the surface of the drums 10 and 12, in particular in the region above the slot 14 which undergoes the action of the molten copper mat, there are provided inside the drums 10, 12 nozzles 36 for spraying the wall of the drums with cooling water. This cooling water is evacuated by circuits 38 provided inside, at the bottom of each of the drums 10 and 12 and under the action of a pump 40.

Pour prévenir le risque de formation de croûtes sur les surfaces des tambours 10 et 12 on a prévu, en dessous de la fente 14 deux racleurs 42 s'étendant longitudinalement sur toute la longueur de ces tambours qui pèlent la surface de chacun des tambours pour précipiter les restes de matte dans la cuve 26.To prevent the risk of crusting on the surfaces of the drums 10 and 12, there are provided, below the slot 14, two scrapers 42 extending longitudinally over the entire length of these drums which peel the surface of each of the drums to precipitate the remains of matte in the tank 26.

Claims

1. A device for packaging a molten product for water granulation, characterized by two parallel cylindrical drums juxtaposed (10, 12) with a thin longitudinal slot (14) between the drums (10, 12) and the width of which is defined by two lateral flanges (10a, 10b) (12a, 12b) of the drums (10, 12) in mutual tangential contact, by means for rotating the drums in opposite directions about their horizontal longitudinal axis.

2. Device according to claim 1, characterized in that the drums (10, 12) are driven in the direction corresponding to the path of fall of the product.

3. Device according to claim 1, characterized in that one of the drums (10) is driven using an electric motor and in that the other drum (12) follows the rotation by the effect of mutual friction between the side flanges (10a, 10b), (12a, 12b).

4. Device according to claim 3, characterized_en that the drum (12) not driven by the electric motor is carried by supports (18) movable in a horizontal plane and subjected to the action of a spring (20) to maintain these flanges (12a, 12b) in contact with the flanges (10a, 10b) of the other drum (10).

5. Device according to claim 1, characterized by jets (36) of cooling water arranged inside each of the drums (10, 12) and directed on their surfaces in the region from which the outside receives the liquid product (22) and by circuits (38) for discharging the cooling water from the bottom of the drums (10, 12).

6. Device according to claim 1, characterized in that the outer surface of each drum (10, 12) is associated, below the slot (14) with a scraper (42).

7. Application of the device according to any one of claims 1 to 7 to the packaging of copper matte for the formation of a curtain (30) of thin molten matte which is subjected to a granulation operation with water. .