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Ht>.L}/V'*miP]j.î TïTP T?T5ïTlTîfT*Ti'KT" f\XX TYï? T7TTC! TfMCT "î'JTAfTt T'b'ïyii'C*1 *7 T*Knr*X "LïïtitJ Li*t3îM "PROCEDE DE RE.DCS3'ie OU 1 )2C -UUSIOX, DE MT BERCES ZIXCIFE La. présente invention concerne la réduction, ou fusion, de matières zincifères et elle vise plus par-
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ticulier pmaat la réduction d'une charge poreuse de matières zincifereyet réductrice telle, par exemple$, qu'une charge agglomérée de matières zincifèrese. réductrice mélangées Le zinn, lorsqu'on le produit par la réduction, à hautes températures de minerais de zinc oxydés. est presque universellement fait, à l'heure actuelle, dans
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des fours â dzsti2er=le zinc ayant un.
certain nombre de cornues relativement.'petites, aux bouts externes desquelles
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été considérée comme absolw#nt essentielle parce ou on
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voyait généralement que ce n'était que de cette façon que, d'une part. toutes les vapeurs de zinc: pourraient
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Stre forcées dans le condenseur et, d'autre part, qutil ne serait pas admis: d'air, ou autre' gas. nuisible à. la. condensation. dUt zinc. dans la chambre réductrice ni,
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par conséquent. dans le condenseur.
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un esprit d'invention considérable s'est manifesté dans la aonstructio et le maintien de ces dispositifs de fermetura, plus prticu1ièremen pour l'orifice de décharge des résidus.
La f'ermeturet- ou o'hturati on, de l' 01IV'erture
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de chargement ne présente pas de seriez difficulté puis-
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que la charge relàt3Qem' .froide devient rapidement ,ou- chée avec de ltoxyde de zinc et # condensé et cons- titue par cela méme une e eXXent9 fermeture, cet oxyde zinc et métaJ. étant-d'ailleurs ];las Perdus mais étant récupérés.1orsque la charge pogrese subséquemment dans zone réduc.tric.. ouve!ture décharge des résid* les oanc. ivns scnt efstiérement différertes. g résidUS:, à mesure qut-on les déchargeait., étaient habituel emen't. épais et scorifis et tendaient à. adhérer paroi de la cha3nbre réduatrice* en néeessitant 'cn nettQgaBe ou raclage fréquent de la pareri. :
ne telle, conc'ions opératoires oompliquent prob1.ème fermeture l!orifice de décharge des résidus et on nt arrive à une fermeture effiace q' aQéc svin et une attenti cons. tanta et moyennant une dépense d'entretien élevée.
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Reconnaissant les inconvénients de tous les types de dispositifs de fermeture mécaniques* dus au. fait
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types contrariant 1.es di spositi d' sn1.è"....nt des résidus '---1-########- la chaleur, la saleté et la scorification des résidus de
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des petis condenseurs sont attachés, Chaque cornue ne possède qu'une seule ouverture qui, durant l'opération de réduction est complètement fermée par le condenseur et son lut Les vapeurs de zinc et autres gaz dégagés de la charge qui se trouve dans les cornues passent, en lignes sensi- blement horizontales, de ces cornues à travers leurs con- denseurs et les gaz d'échappement s'en vont à travers l'extrémité ouverte des condenseurs
On a déjà., de temps à autre, suggéré et proposé divers moyens de remédier aux défauts reconnus des fours à.
zinc actuels* avec leurs nombreuses cornues de faible capacité individuelle, C*est ainsi qu'on a proposé une dis- position verticale des petites cornues en vue de diminuer le travail de chargement et de déchargement en chargeant les cornues par gravité au moyen d'un pont roulant et en déchargeant par gravité en retirant un obturateur amovible fermant normalement l'extrémité inférieure des cornues. On a également proposé des opérations continues ou progressives de diverses dispositions telles, par exemple, que le pas- sage progressif par gravité d'une charge lâche ou désagrégée à travers un tube vertical soigneusement fermé à son extré- mité inférieure, ou de décharge des résidus, par de l'eau, des fines, ou des dispositifs de fermeture similaires.
Dans toutes les façons, proposées antérieurement. de fondre des matières zincifères dans des chambres réduc- trices, chauffées extérieurement, reliées à des condenseurs pour l'extraction du: zinc$, la chambre réductrice a été invariablement pourvue de dispositifs de fermeture positifs pour chacune des ouvertures, prévues dans la chanbre, autres que l'orifice de sortie de gaz en communicatL on avec le condenseur*
L'application, de ces dispositifs de fermeture a
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décharge, I.ea 'atl-teurs de il on on =t"oü"t-dTabora. en- trepris de chercher ## - façons de fermer efficacement l'ouverture de décharge de résidus, et d'autres ouvertures, existant dans la chambre réductrice.
En ce faisant, ils ont découvert que l'on peut. avec succès, induire les gaz engendrés dans une chambre réductrice ayant Plusieurs Ou- -vertures permettant une entrée et une sortie de gaz à ne passer qu'au condenseur, en supprimant par cela me4me la nécessité de dispositif de fermeture mécaniques à l'autre ou aux autres ouvertures, aussi bien qu'en tenant une déperdition de zinc en ces ouvertures. Ils ont également découvert que 3-son peut, par le mame moyen, em.pcher l'entrées: /de dans la d'air ou autre gaz en quantités indésirables du point de vue de là condensation subséquente des vapeurs de zinc en zinc métallique. Ils ont découvert, enfit;t, que par le même moyen on peut induire une rentrée désirable d'air ou d'un autre gaz approprié en un endroit approprié dans une chambre réductrice convenablement, construite.
On arrive à ces résultats en disposant la ou les ouvertures, existant dans la chambre réductrice, qul'on désire maintenir ouvertes et Mécaniquement non embarrassées, par exemple pour la décharge de résidus, à. un niveau sensi- blement inférieur à celui de l'orifice de sortie du conde- seur pour les gaz épuisés. En disposant ainsi l'orifice d'évacuation pour les gaz d'échappement à un niveau plus élevé que les ouvertures existant dans la chambre redue- trice. on établit dans cette dernère un tirage de cheminée dans la direction du condenseur.
Ert contrôlant convenable- ment ce tirages, puis en contrôlant le flux de gaz induit par luie on peut empàecher l'entrée d'air par les ouvertures
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de la chambre ou bien. on peut induire- de l'air - ou-autre gaz approprié,à entrer dans la chambre réductrice en quantités réglées et en des endroits tels que cela aidera à la réduction et ne sera pas nuisible à la condensation subséquente des vapeursde zinc en métal.
L'intensité du tirage de cheminée établi dépend de la hauteur de la sortie de gaz d'échappement du conden- seur au-dessus de l'ouverture de décharge de résidus, ou autre ouverture non fermée de la chambre réductrice, ainsi que des températures régnant dans la chambre réductrice, le condenseur et les intermédiaires, s'il y en a. Les pressions de gaz., absolues et différentielles, réalisées dans le fonctionnement et la quantité de gaz que ces pressions différentielles mettront en mouvement dépendront de la somme des diverses résistances offertes à l'écoulement de gaz dans le système.
La plupart de ces résistances sont déterminées et fixées par la dimension et laforme de la chambre réductrice, du condenseur et des intermédiaires, s'il y en a. et par la porosité de la charge dans la di- -rection du flux. de gaz. couverture de sortie finale de gaz d'échappement du condenseur est, toutefois, un endroit convenable et commode pour y prévoir un contrôle et une régulation des pressions de gaz dans le système.
On peut prévoir en ce point une résistance réglable au passage des gaz telle, par exemple, qu'un orifice de sortie muni d'une valve ou registre et, si on le désire, on peut également procéder à un ajustement de l'ultime hauteur de l'orifice de sortie des gaz d'échappement* Par un ajustement et une régulation appropriés de l'orifice de sortie de gaz d'échap- pement du condenseur, on est à même de contrôler les pres- sions dans tout le système de manière à n'établir ni entrée ni sortie de gaz. par les ouvertures existant dans
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la chambre réductrice! ou.
â établir 'erltrée "êian8't chambre d'une quantité désirable et favorable d'air ou autre gaz appropriée
La présente invention implique. en conséquence, une réduction ou fusion d'une charge poreuse de matières zicifèrent réductrice et d'extraction du zinc, à l'état de métal, dans une chambre réductrice chauffée extérieu- rement reliée avec un condenseur et présentant, en plus de sa communication avec ce dernier,
une ou plusieurs ouvertures permettant une entrée et une sortie de gaz et elle est caractérisée par le fait qu'on induit le flux ou passage de gaz dégagés au condenseur par un tirage de che- minée contrôlée* On assure ce tirage en disposant la sor- tie pour les gaz d'échappement du condenseur à un niveau sensiblement plus élevé que celui de la ou des ouverture autres que celle en communication avec le condenseur, qui , existent dans la chambre réductrice.
On effectue le contrôle du tirage de cheminée d'abord, ou grossièrement, en fai- sant varier la différence de niveau entre le condenseur lui-même et la ou les ouvertures permettant l'entrée et la sortie de gaz; mais on peut contrôler ce tirage plus étroi- temetn ou d'une.
façon plus précisée si on le désire ou si c'est nécessaire* en faisant varier la hauteur finale du tuyau de sortie de gaz évacuant du condenseur les gaz d'échappement* L'invention implique en outre un contrôle du flux de gaz. induit par le tirage de cheminée contrôlé, en faisant varier la résitance offerte au flux ou passage de ces gaz à travers le conduit constituant la cheminée et en déterminant le. tirage de cheminée de façon que les indications- de pressions différentielles réelles par rapport à l'atmosphère extérieure puissent être maintenues à des valeurs prédéterminées en un ou plusieurs points du systè- me De préférence,
on établit et on maintient ies indications
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de pressions différentielles prédéterminées en ajustant et réglant la résistance offerte au passage des gaz s'en allant par la sortie finale de gaz d'échappement du condenseur Par un tel contrôle du tirage de cheminée et un tel contrô- le du flux de gaz induit par ce tirage, on peut soit empê- cher sensiblement l'entrée et la sortie de gaz par la ou les ouvertures (autres que celle en communication avec le condenseur) existant dans la chambre, ou permettre l'entrée réglée dans. la chambre par cette ou ces ouvertures, d'air ou autre gaz appropriée
Pour mettre l'invention en pratique, il est pré- férable de faire usage d'un tirage de cheminée résultant d'une différence de hauteur de 7 mètres 50 centimètres, ou davantage.
D'un autre coté, lesauteurs de l'invention ont trouvé possible de travailler avec des tirages de cheminée résultant d'une différence de hauteur n'excédant pas 2 mètres 50 centimètres, mais ils trouvent que le flux de gaz induit par les tirages de cheminée relativement faibles résultant de petites différences de niveau de ce genre est difficile à contrôler dans des conditions de fonctionnement normales* 11 est également préférable que la charge soumise à réduction soit si poreuse au flux ou passage des gaz dégagés, et que la résistance offerte au flux de gaz à travers le condenseur lui-même et les dispo- sitifs de connexion et intermédiaires'soit si faible, que l'on puisse établir et maintenir le contrôle désiré des pressions de gaz dans le système par tout dispositif sim- ple restreignant le passage de sortie,
tel que registre , papillon ou vanne, dans une conduite allant du condenseur à l'atmosphère ou autre région de décharge pour les gaz d'échappement En outre, la pratique qu'il est préférable d'adopter consiste à prévoir des dispositifs de fermeture
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appropriés gaur l'ouverture de chargemen't -.##### réductrices puisqu"on ne rencontre f.f.Ue peu ou pas de difficulté à maintenir de tels dispositifs en tOn ! de .nt Plus particulltoement Wec des chères fonctionnement, plus particu1iàrement avec des chambres réductriceer disposées: verticale laisse ouverte non ...# ...tmrgedes residmt, sauf non fermée;
.rture décharge des résidu:s sauf en tant .u'elle peut étre close par le résidu. sec'-s cours de décharge.s ce 9.ui Permet ainsis narmalements l'entrée et sortie gaz Par cette ouvertures et l.tcn contrôle et régle alors d'une façon aPFroPriêe lsentréa a.la sor- tie gaz par ladite ouvertux contrôlant et réglant e nux de gaz ind:ni1> par e tirage de cheminée ccntré. r,oraqn' on opère pour produire zinc bonne qnaJ.Hé. faible teneur en p1.omb. n est avan1>ageux de permettre 'en- trée.. dans chambre réductrice quantités: réglées #"" gaz J!éduoteurs té1.s nllydrogene oxyae de carbone" gaz provenan1> dI1 caga d'huile combnstib1a (fuel. oU) etc..
D'antre par1>. lorsque la teneur en p1.Qmb dI1 Zinc condensé a. pas cette importance. pa.r exem,p1.e dans production de zi"" marque "Pr:lJ# Yeo1;ern*, 'admission d'une quantité con1>r5lée d'air dens la chambre rédnctr.Loe à. travers 'on- verture de décharge des réf!idus présente.. dans certains cas" avant.age:. sur les dessins ci-joints" où l'on a représenté deux types d'appareils particulièrament propres , :La mise pratique l.tinvention: . Fig. 1. eat une él.évation en coupe dtun four à
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cornue verticale
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Fig. 2 est une é1.é.vation en coupe ].ongdtudinale d'un four à. so1.e mobile.
Le touc représenté. Is fig. comprend une cornue cytindricte vertice1.e ;!& ie avec oIea briques
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en arc de cercle. La cornue bâtie 10 est supportée exclu- sivement à la base et n'est, en aucun autre point de sa longueur, attachée à la chambre de chauffage ou structure de four, ni liée autrement dans celle-ci. La cornue est entourée par une chambre de chauffage, ou laboratoire, 11 établi à l'intérieur d'une structure de four comprenant une chemise extérieure en acier, 12. une couche de poudre de sil-o-cel, 13, un garnissage intermédiaire, 14, d'une ou plusieurs couches de briques réfractaires ou autre ma- tière appropriée et un garnissage intérieur, 15, en matière réfractaire ou résistante à la chaleur comme les briques de carbofrax, par exemple.
Des ouvertures appropriées sont prévues à travers la paroi de la structure de four pour permettre l'introduction de pyromètres 16 dans la chambre de chauffage 11 afin de déterminer et de contrôler d'une manière appropriée la température dans toute la longueur de cette chambre.
Le four représenté à la fig* 1 est chauffé par les produits de combustion chauds obtenus en brûlant du gaz; mais il va sans dire que l'on pourrait employer tout moyen approprié pour chauffer la chambre réductrice ou cornue 10.
Le gaz combustible est fournipar une conduite de gaz 17 à une pluralité de passages ou conduits verticaux, 18, dis- posés l'intérieur d'un récupérateur 19 installé à l'inté- rieur de la structure de four, le long de la chambre de chauffage 11. De l'air est fourni de la même façon à une pluralité de passages ou conduits existant dans le récupé- rateur, mais non représentés à la fig. 1 des dessins puis- que ces conduits se trouveraient en arrière des passages ou conduits 18 tels qu'on les voit dans cette fig. Il va bien entendu, sans dire que le garnissage du récupérateur peut être fait en matière moins. résistante à la chaleur que
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le garnissage de la chambre de chauffage 11 et que le récupérateur sera pourvu d'ouvertures de nettoyage appro- priées pour ses divers passages à gaz.
Du haut du récupérateur, le gaz combustible et l' air réchauffé sont livrés de leura passais respectifs à des orifices adjacents appropriés (non représentés) voi- sins du haut de la chambre de chauffage 11. Les produits de cotation, chauds, résultants descendent, autour de
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la cornue 10, à 'un orifice de sortie 23 voisin du bas de la chambre de chauffage 11 et s'élèvent de là, par un carneau vertical 24, à la partie supérieure du récupérateur.
Ce récupérateur est pourvu de chicanes horizoales contra-
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riéess, 25s qui obligent les gaz de chauffage a suivre un chemin en gZa ds le parcoure qu'ils effectuent à traaers le. récupérateur- pour arriver â.la sortie de gaz 26 et à la cheminée 27& la structure de four de la chambre de chauffage 11 est montée sur une plaque de base métallique 28 supportée sur une fondation appropriée 29, en béton ou son équivalent.
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La cornue 10¯ est bitie et supportée sur la plaque de base 28 avec une couche de matière isolantes 20, disposée entre cette dernière et .assise de briques du bas de la cornue, la plaque de base 28 présente une Oùvert= 1 e centrale située directement audessous de la cornue et ayant à peu près les mimes dimensions que la section intérieure de cette dernière Un cylindre en métal, est boulonné ou fixé ,erni.re. cylindre en métale 3,0* est boulonné autrement, d'une façon appropriée, sur le dessous de la plaque de base 28 et sert de prolongeme2 la cornue au-dessous de cette plaque.. un manchon verticalement atlus' table 21s en--tôle ou autre matière analogues est attaché au cendre table tournante -3-1.> montée directement au-dessous du bas du Manchon 219-dont elle- est convenablemeut;
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espacée, sert à supporter la charge dans la cornûe".8 et, par sa rotation conjointement avec un racloir fixe 22, permet de décharger à volonté, du bas de la cornue, les résidus épuisés. Un tablier immobile 22' est monté immé- @ diatement au-dessus de la périphérie externe de la table
31 et sert à tenir sur la table les résidus en déchargement sauf à l'endroit où ces résidus sont balayés de la table tournante par le racloir fixe 22. De la table tournante
31, les résidus épuisés sont livrés à un transporteur ou autre moyen.d'enlèvement appropriés non représenté sur les dessins*.
L'extrémité supérieure de la cornue 10 passe librement a travers le dessus de la structure de four.
Une pièce cylindrique venue de fonderie, 32, de préférence en un alliage nickel-chrome-fer, comme le Hybnickel, repose sur le dessus de la cornue* Plusieurs couronnes de briques réfractaires ordinaires 33 sont de préférence interposées entre la couronne supérieure, en carbofrax, de la cornue et le cylindre afin d'empêcher le contact des briques de carbofrax avec le métal.
Le cylindre 32 est entouré par une couche de pâte de charbon durcie, 34, renfermée par un cylindre en tôle 35 quià son tour, peut être en- touré par une masse de poussier de houille aux endroits où. il n'est pas autrement isolé d'une façon suffisante par les parties adjacentes du condenseuro Le cylindre métalli- que 32 ainsi que la couche de pâte de charbon durcie, 34, l'entourant reposent ainsi sur le dessus de la cornue 10 et sont libres de se mouvoir avec celle-ci. Une masse de poussier de houille autour de l'extrémité inférieure du cylindre 32 sera généralement désirable pour former une fermeture où-joint mobile entre la cornue et l'ouverture, existant dans le dessus de la struoture de four, à travers
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laquelle passe la cornue.
Le haut du cylindre32 est pourvu d*un dispositif de chargement comprenant un entonnoir renversé, en tô le,
40 convenablement monté dans le cylindre eg .0 et un obtura- teur ou cloche mobile 41, coopérant avec cet entonnoir.
L'espace entre l'entonnoir 40 et le' cylindre 32 est rempli de pâte de charbon durcie, 42, par-dessus laquelle se trouve une masse de poussier de houille 43 dans laquelle le bord d'un couvercle 44 est enfoui..
Le cylindre métallique 32 présente une paire de tuyaux de sortie de gaz latéraux* 45, garnis de tubes de graphite 46 et conduisant aux condenseurs* Un seul des condenseurs est représenté à la fige 1; mais il va sans dire que l'autre est du même type et de la même construction que celui représenté.
A l'endroit où le tuyau de sortie de gaz de la cornue 10 pénètre dans. ou bute sur. le conden- seur, ou toute autre partie en dépendante qui est relative- ment fixe par rapport aux mouvements de dilatation ou de contraction de la cornues, il est important -que la connexion soit ajustable pour permettre ces mouvements relatif Sa Dans le four représenté à la fig. 1, on obtient un résul- tat équivalent en établissant la connexion entre les tuyaux de sortie de gaz et les condenseurs-après que la cornue est arrivée à sa température et en défaisant cette connexion avant que la cornue se refroidisse*
Le condenseur représente à la fig.
1 est du type multicellulaire* Le condenseur comprend une chambre distributrice de gaz et collectrice de métal fondus, 47, ayant une entrée de gaz en communication avec la sortie de gaz 46 de la cornue 10. La chambre .il est formée dans un bloc massif de graphite, de configuration cylindrique crense, légèrement incliné en descendant de son extrémité interne vers son bout externe. Une tour de condensation, multitubu-
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l'aire est montée sur le dessus de la chambre 4,7¯, avec laquelle sa multiplicité de tubesou canaux verticaux 49 communiquent.
Les tubes 49 sont des tubes en charbon, d'en-
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viron 5 a. 75 millimètres de diamètre interne, ayant leuts extrémités inférieures emboîtées dans des évidements appropriés existant dans le dessus du bloc en graphite de
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la chambre 47 Les espaces entre les tubes 49 sont remplis de pâte de charbon durcie 50. La tour et le bloc en gra- phite (formant la chambre. 47) sont entourés par une masse
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-,4..
; ,J... -4'' convenablement retenue par de poussier de houil1.e ','51: convenablement retenue par une chemise en métal 5 Toute la structure du condenseur est ,Montée,sur des roues ou des trucks ,,8¯ roulant sur des voies supportées sur le dessus de laatructure de four, Les con- denseurs peuvent être ainsi commodément amenés à leurs positions d'activité par rapport aux àorties de gaz 46, ou éloignés de ces positions.
Une hotte en tôle 53 recouvre les extrémités supérieures, ou de sortie de gaz-, de tous les canaux 49 existant dans la tour. Le bord inférieur de la hotte 53 est enfoui au degré voulu dans le poussier de houille 51.
La hotte présente une ouverture supérieure dans laquelle est introduit un tuyau d'échappement vertical, 54, pourvu .d'une vanne ou autre valve appropriée 55. Un dispositif
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sensible â la pression, zut est introduit dans la hotte 53 et est relié à un manomètre 57 et à un instrument enregis-
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treur de pression 58 La chambre 47 est pourvue, près de son fond et en celle de ses extrémités qui est opposée à celle où se trouve son entrée de gaz, d'un trou de coulée 59 à travers lequel du zinc métallique fondu peut être, de temps à astre, retiré de la chambre.
Le trou de coulée 59 est normalement fermé par un bouchon ou tampon interne, en
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graphite, 6cl assujetti à use tige de manoeuvre 61, et un bouchon ou tampon externe 62:;en terre réfractaire ou son
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équivalent Dans la mise en pratique de l'invention dans
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l'appareil représenté à la fig1... on agglomère une charge mélangée de ma ti%res e zincif ar e et carbonacée que l'on fait passer progressivement à travers la aornue.i4.
L'aggloméra- tion de la charge mélangées y compris la grosseurs la for- me et la résistance des agglomérés ainsi que la manière de les faire, aussi bien que la progression des agglomérés à travers la cornue sont conduites en vue d'assurer les conditions optima pour le transfert rapide de chaleur, à travers toute la charge agglomérée, par des courants de gaz chauds.
La charge agglomérée passe à travers la cornue sans brisement notable des agglomérés et les résidus tra- vaille. sont déchargés du bas de la cornue selon que cela est nécessaire pour permettre de charger dans celle-ci
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des agglomérés rttais. les résidus déchargés étant dans-un état sec et, pour la majeure partie, nous la forme d'agglo- mérés.
De temps à autre, selon que c'est nécessaire, on charge dans la partie supérieure de la cornue 10 des agglomérés frais. Pour ce faire, on soulève le couvercle !! et on remplit d'avéré, le col de l'entonnoir de chargement 40. On abaisse ensuite le couvercle pour fermer le dessus de l'entonnoir 40 et on abaisse l'obturateur 41
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pour permettrer aux agglomérés de tomber dans la cornue. pn 'Lève ensuite l'obturateur A et l'on répète la suite d'opérations . - quantité voulue de charge ait été introduite dans la cornue. On conduit ainsi les opérations de chargement aïrect une déperdition minimum de gaz porte-zino.
La fermeture principale de J'extrémité de charge-
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ment de la cornue est effectuée par l'obturateur ¯4&p stap- pliquant dans L'extrémité évasés '-####' la
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fermeture finale est effectuée par le couveroye 3± ave son bord enfoui dans le poussier de houille 43, et la couche de poussier de houille 39 le recouvrant. Les gaz chargés de métal venant de la cornue lapassent par les tubes de sortie de gaz 46 dans les condenseurs multitu- bulaires ou.l'on maintient. des conditions de température et de pression appropriées pour une bonne condensation du métal.
Conformément aux caractéristiques de la pré- sente invention, le bas de la cornue 10 n'est pas fermé et reste ouvert sauf dans la mesure où les résidus en décharge, secs et agglomérés, remplissent partiellement le bas ouvert de la c ornuea Conséquemment, une entrée et une sortie libres de gaz à. travers les vides existant dans les résidus en décharge sont possibles. Suivant les principes de l'invention, on règle et on contrôle cette entrée ou cette sortie de gaz, d'abord, en réglant et con- trlant le tirage de cheminée et, en second lieu, en réglant et contrôlant le flux de gaz induit à travers l'appareil par le tirage de cheminée.
L'exemple spécifique suivant illustrera plus complètement les principes de l'invention mise en pratique dans l'appareil de fig. 1; mais il va sans dire que cet exemple n'est nullement limitatif.
La cornue 10 avait 12 mètres 20 centimètres de haut et 61 centimètres de diamètre interne, avec une épais- seur de paroi de 115 millimètres.. Les tubes en graphite 46 avaient 254 millimètres de diamètre intérieur. On éta- blissait la connexion ou liais on de fonctionnement finale de ces tubes avec leurs condenseurs respectifs après que la cornue avait été chauffée à sa température et avait par conséquent établi une hauteur sensiblement permanente des tuyaux de sortie de gaz au-dessus du dessus de la struc-
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ure de four. fsla'ement: final de la haute.ur:- des conden- seurs se fait au moyen. de vérins dtajustage. de coins, etc..
Chaque fois que l'a cornue doit-atre refroidie. on défait connexions entre les tuyaux de sortie de gaz et les corse denseurs. de faqon que la cornue puisse se contracter sans être gênée. charge ait faite d'environ 60 partiel en poids, de minerai de silicate de zinc finement divisé
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(contenant de 45 à 50 xde zinc) et 40 parties en. poids de houille grasse ou bitumeuse (contenant environ 18 % de matière volatile) avec; 5-' de liqueur résiduelle de la
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fabrication:
du papier par !te PFocédé au bîaulfite (conte- umt environ 5c> de solides)& A peu. prèè - 80 ., du minerai de zinc passait. à. travers un tamis ou crible de a mailles au centimètre 1.1nâaire:tô On pulvérisait la houille grasse de façon qu.il en passe environ 80 à traverS' ul crible de 8 mailles au centimètre linéaire* On plaçait le minerai de zinc et la houille dans un. malaxeur rotatif du genre de ceux employés pour le malaxage de béton, et on les mélan-
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geait intimemet, 1u malaxeur #####' matière était versée directement dans un mou1.irÍ chilien à. sec et était soumise à. 1,,ae-tion de mélange et de broyage de celui-ci pendant quelqueS' minutes* DÙ moulin chiliens, la matière étai t portée à.
une presse briquettes et formée en briquet- tes par une force ce compression d'environ 40 kilos par centimètre carré. les briquettes étaient peu près cylin-
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driques et mesuaient environ 152 Millimètreu de long et environ i0 millimètres dediamètra, avec leurs extrémités longitudinaleS" biseautées en f orme de Gain camus ou de ciseau. On chargeait les guette. sale séchages dans
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une cornue de carbonisation: verticale, chauffée extérieu- rament, ou on les soumettait à une température d'environ 7000 C.
Dans l'opération, de carbonisation, il est dési- rable de laisser dans les agglomérés carbonisés un pour- centage aussi élevé que possible des substances volatiles non condensables et, en même temps, d'éliminer aussi complè- tement que possible les goudrons Comme résultat de 1' actioa- de carbonisation: les particules intimement mélangées de 'minerai et de houille sont fermement tenues ensemble par l'action, agglutinante du coke formé dans l'opération
Les agglomérés carbonisés étaient transférés, sans perte notable de chaleur, de la cornue de carbonisation à la cornue de fusion verticale 10 et y étaient introduits à l'allure d'environ 285 kilos, à intervalles d'une demi- heure.
Le chauffage de la cornue était contrôlé de manière à maintenir une température d'environ 1300 à 1400 C. à l'extrémité supérieure et d'environ 1200 C à l'extrémité inférieure; il ne se formait pas de scorie et aucune fusion des agglomérés ne se produisait.
Les produits gazeux de la réaction, pour la majeure partie des vapeurs zinc et de l'oxyde de carbone avec de 0,2 à 0,8% d'anhydride carbonique, passent à tra- vers les condenseurs où les vapeurs de zinc se condensent:) se rassemblent et sont reliées périodiquement à l'état ) de zinc métallique. Malgré que le chargement. du four était intermittent (toutes les demi-heures), sa marche, dans son ensemble, était continue, la cornue 10 étant toujours remplie d'une charge agglomérée subissant la réduction.
On retirait du bas de la cornue, avant chaque opération de chargement, la quantité de résidus épuisés nécessaire pour permettre le chargement subséquent d'envi- ron 285 ¯kilos d'agglomérés frais. Pour la majeure partie,
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ces résidus. à. mesure ou'on les déchargeaifl crons.ena1:en"& leur disposition teinté* originelle et étaient libres et non adhérents (ce que le métallurgiste en zinc appelle- rait un résidu sec.) :La quantité de zinc contenue dans ces résidus se montait en moyenne à environ 2 9* représen- iains3 tant/une é1.iminatioIr. ou extraction d'environ 95 * du zinc. total contenu dans le minerai originel.
Du .nc éliminé ou extrait du minerai, 96 e se condensait et se rassem- '6lait sous. forme de zinc en plaque, les 4 f; restants étants, pour la glus grande partie, récupérais sous forme d'oxyde de zinc et de poudre bleue. considérant maintenant plus particulièrement les principes nouveaux de l'invention, on notera que l'in- térieur de la cornue verticale 1(,>$ le tuyau de sortie de gaz J2, la chambre distributrice ffl et les canaux verti- caux 49 du condenseur, la hotte 53 et le tuyau d'échappe- ment 54 sont reliés ensemble de telle sorte que du gaz peut y fluer comme dans un passage continu.
Ce passages autant qu'il est vertiÓa1, Iorsqu' i1 arrive aux températu- res de avail constitue une cheminée de parcours quelque peu tortueux et donne lieu â un -tirage de cheminéeu que l'on peut exprimer en centimètres d'eau et dont l'intensi- té est déterminée par la hauteur verticale du passage.
.Appliquant les principes de l'inventions, les auteurs de celle-ci ont établi, dans l'appareil. et l'opération actuel- lement en cours de discussions un tirage de cheminée utilisable maximum de 13 à 15 mi1.1imètres d' eau en aya1 t la sortie de gaz d'échappement finale dit condenseur environ 15 mètres- 25 centimètres au-dessus de l'ouverture de décharge de s résidus, au. bas de la cornue 12, où une entrée et une sortie de gaz sont possibles.. Ce tirage de cheminée est plus que suffisant, si l'on considère la
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porosité de la charge au flux de gaz et les passages à gaz relativement libres menant au condenseur et existant à travers celui-ci, pour induire le passage ou flux, dans les condenseurs, de tous les gaz dégagés dans la cornue.
A moins que quelque restriction, telle par exemple qu'un ajustement de la valve 55 existant dans le tuyau d'échappement 54. soit appliquée au flux de gaz induit par le tirage de cheminée, de l'air sera aspiré à l'extrémité de décharge de résidus de la trémie 10 jus- qu'à ce que la quantité de gaz passant à travers l'appa- reil soit si grande que la résistance offerte à ce flux relativement grande de gaz soit égale à la totalité du tirage de cheminée qui induit le flux. En ajustant conve- nablement la valve 55, on peut limiter et régler, ou supprimer sensiblement, la quantité d'air, ou autre gaz approprié, aspirée à l'extrémité de décharge de la cornue.
Le contrôle du flux de gaz, induit par le tirage de cheminée, par l'intermédiaire de la valve 55 s'opère commodément, dans la pratique, en établissant et en main- tenant une pression prédéterminée de gaz à l'intérieur de la hotte 53. L'opérateur qui se trouve en haut. du four connaît les pressions à établir et à maintenir et il assure les résultats désirés par une manoeuvre appropriée de la valve 55. Après qu'une charge fraîche a été introduite dans la cornue 10, on ouvre la valve 55 plus en grand afin de permettre l'évacuation, de la quantité relativement grande de gaz dégagés durant cette période. A mesure que le volume de gaz dégagés diminue, on tourne graduellement la valve 55 de manière à offrir une résistance graduelle- ment croissante au flux des gaz d'échappement à travers le tuyau 54.
Par cette manoeuvre de la valve 55, l'opéra- teur maintient une pression prédéterminée constante à
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l'intérieur de la hotte 53 et établit et maintient par cela même les conditions tirées d'entrée et de sortie de gaz à travers: :le bas ouvert de la cornue 10. L'opéra- teur se fies pour la/plus grande partie, aux indications de pressions données par le manomètre 57gaur effectuer, par la manoeuvre de la valve, le contrôle des opérations. Il est également préférable de prévoir, en haut de l'entonnoir
40, un dispositif sensible à lapression, 56', relié à un manomètre et à un instrument enregistreur de pression 58'.
Une comparaison des pressions régnant dans l'entronnoir !2. et dans la hotte 53 sert alors à indiquer tout ar- rêt ou autres défectuosités dans le flux des gaz dégagés à travers le système.
Quand on doit produire- du zinc de bonne qualité, il est préférable de permettre l'entrée de gaz réducteurs tels qu'hydrogène, oxyde de carbone* gaz d'huile combus- tible ( fuel-oil), etc.. Dans la pratique, on peut arriver commodément à cela en introduisant l'extrémité d'un tuyau dans les résidus se déchargeant du bas de la cornue 10 et en fournissant à ce tuyau, sous une pression appropriée, un petit courant d'huile combustible qui est vaporisée et aspirée dans la cornue en quantités contrôlée, par un contrôle approprié du flux de gaz induit par le tirage de cheminée, contrôle effectué par exemple par une manoeuvre appropriée de la valve 55.
Il est préférable de produire une quantité d'huile combustible vaporisée légèrement supérieure a celle qui peut être aspirée dans la partie inférieure de la cornue et de permettre à l'excès d'huile oombustible vaporisée de brûler au-dessous et autour du prolongement inférieur de la cornue, en donnant par cela même une indication visible du fait qu'il n'entre pas d'air dans la cornue à travers l'ouverture de déchavge des résidus
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L'entrée d'air dans la cornue à travers l'ouver- ture de décharge des résidus produit certains résultats avantageux dans l'opération de réduction, mais augmente aussi la quantité de plomb qui est volatilisée des composés de plomb contenus dans la charge.
C'est pour cette raison qu'on supprime l'entrée d'air et qu'on permet, de préférence, l'entrée de gaz réducteur lorsqu'on produit du zinc de bonne qualité, aussi exempt de plomb que possible. D'autre part, dans le cas où la teneur en plomb du zinc produit n'exige pas d'être tenue aussi faible que possible, il est préférable de permettre une entrée d'air contrôlée dans la cornue à travers l'ouverture de décharge des résidus, avec lesavantages que cela présente dans l'opération de réduc- ti on.
L'appareil représenté à la fig. 2 comprend une sole mobile 65, du type du transporteur à plateaux, cons- tituant le fond d'une chambre de réduction relativement longue, 65, de section rectangulaire. La chambre réductrice est incorporée dans une structure de four appropriée, 67, - ayant un carneau de chauffage 68 s'étendant par-dessus le ciel ou voûte 69 de la chambre de réduction.
Des orifices ou lumières 70, pour du gaz combus- tible et de l'air chauffés, s'étendent, à travers les parois latérale* de la structure de four, dans le carneau 68 et lesproduits de combustion,chauds obtenus en brûlant le mélange, de gaz livré à travers ces lumières passent par le carneau à une sortie de gaz 71 communiquant avec un
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récupérateur. Des pyromètres 72 sont introC11lU 1JS en u.t:;: wf t ,,,tmi6ter oints' appropriés dans le carneau 68 pour déterminefa côntrer temmérature des gaz de chauffage passant dans celui-ci.
A l'extrémité de chargement du four, une trémie à fines, 25, une trémie à agglomérés épuisés, 74, et une
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trémie à agglomérés frais, 75, sont disposées côte à côte, les trémies à agglomérés 7¯4 et 75 étant pourvues de cloches de fermeture panique 76. L'extrémité de décharge de résidus du four est sensiblement renfermée par une caisse 77 pourvue d'une porte extrême 78, normalement ouvertem a c travers laquelle on peut commodément examiner l'extrémité de décharge de la sole mobile. La poussière s'élevant des résidus en déchargement est, pour la majeure partie, emme- née par une cheminée 79.
Un conduit de sortie de gaz, 80, communique avec le haut de la chambre réductrice 66, près de l'extrémité de chargement de celle-ci. ce conduit s'étend en travers de sensiblement toute :La largeur de la chambre réductrice et, s'élevant à travers le carneau 68 et les couches de matière réfractaire s'étendant par dessus ce dernier, se termine en deux sorties de gaz 81 reliées aux condenseurs.
Au-dessus de la structure de four, le conduit 80 est entouré par une masse de poussier de .ouille, sa.convenable- -ment retenue par la stature du condenseur et par une paroi en tôle 83. Un dispositif sensible à la pression, 56', est introduit dans la partie supérieure du conduit 80 et est relié à un manomètre 57' ainsi qu'à un instrument enregistreur de pression 58', comme dans l'appareil de la fig. 1.
Un seul des deux condenseurs reliés avec le conduit de sortie de gaz 8. 0 est représenté à la fig. 2. Ces deux condenseurs sont sensiblement identiques et sont du même type général que celui représenté à la fig.1; en conséquence, les mêmes chiffres de référence indiquent des éléments correspondants, ou équivalents, dans les , deus figs. Le four représenté à la fig. 2 est en outre,
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pourvu de deux condenseurs supplémentaires qui ne sont pas représentés puisqu'ils se trouvent dans la partie du four qui est comprise entre les lignes de brisure.
La chambre distributrice de gaz et collectrice de métal fondu, 47', des condenseurs de fig. 2 est de section horizontale sensiblement circulaire et est formée dans un bloc de charbon massif* De même, la tour de con- densation multitubulaire est sensiblement circulaire,.en coupe horizontale, et ses canaux verticaux 49' sont dis- posés en cercles plus ou moins concentriques* Chaque con- denseur possède une ouverture de nettoyage 84, normalement fermée, sensiblement en face de sa sortie de gaz 81.
En mettant l'invention en pratique dans l'appa- reil de fig. 2, les plateaux du transporteur, à mesure qu'ils pénètrent dans la chambre réductrice en se déplaçant dans la direction indiquée par les flèches, sont recouverts d'une couche appropriée de matière fine livrée sur les plateaux par la trémie 73.
Des agglomérés travaillés ou épuisés sont livrés sur le lit de fines par la trémie 74 et deviennent partiellement noyés ou enfouis dans les fines en empêchant, dans la mesure où ils y sont ainsi enfouis, les agglomérés subissant la réduction de s'y enfouir eux- mêmes L'agglomération de la charge mélangée, y compris la grosseur. la forme et la résistance des agglomérés ainsi que la manière de les faire, aussi bien que la pro- gression des agglomérés à. travers la chambre réductrice sont conduites en vue d'assurer les conditions optima pour le transfert rapide de chaleur dans toute la charge agglo- mérée par des courants de gaz chauds. La charge agglomérée est livrée par la trémie 75 sur la couche (à peu près de l'épaisseur d'un aggloméré) d'agglomérés épuisés.
La couche
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d'agglomérés épuisés interposée entre le lit de fines et la couche d'agglomérés subissant la réduction qui se trouve pardessus. assure la porosité désirée de tout le lit de ces derniers agglomérée et. par conséquent. le transfert efficace de chaleur par des courants de gaz chauds dans tout le lit de ces agglomérée Les résidus épuisés et les fines sont déchargés du transporteur à plateaux sur un crible 85 à travers lequel les fines passent tandis que les agglomérés glissent le long du. crible et sont emmenés dune manière appropriée. La matière fine passant travers le crible est ramenée à la trémie 73 en telle quantité qu'il peut être nécessaire et une quantité appropriée des agglomérés travaillés ou épuisés est ramenée à la/trémie 74.
La chambre réductrice du four représenté à la fig. 2 a approximativement 3 mètres 50 centimètres de larage et 18 mètres de long. On contrôle le chauffage de la chaire réductrice en maintenant une température d'environ 1300 à 1400 C. dans le carneau de chauffage 68 au voisinage de l'extrémité de chargement du four et une tempe*'rature d'environ 1200 0 dans la partie de ce carneau qui avoisine l'extrémité de déchargement du four. Le lit de fines a une épaisseur d'à peu près 15 à 23 centimètres et la charge agglomérée a, près du milieu de la voûte, une épaisseur d'à peu près 38 à 45 centimètres. La charge agglomérée peut avoir la même composition et être du même genre que celle décrite à propos du fonctionnement du four de fig. 1. On chargera dans le four de fig. 2 environ 30 tonnes d'acre, par 24 heures.
La charge 4. agglomérés remplit sensiblement la chambre réductrice au-dessus du lit de fines et de la couche interposée d'agglomérés épuisés et elle est avancée progressivement à travers la chambre par le mouvement du transporteur à
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Plateaux Le mélange de vap-eurs de zinc métallique et @ d* oxyde de carbone (résultant de la réduction de la ma- tière zincifère dans: la charge agglomérée) passe de la cham- bre réductrice, à travers le conduit de sortie de gaz 80 et les sorties de gaz 81, dans les condenseurs multitubu- laires où sensiblement toutes les vapeurs de zinc se con- densent en métal fondu. De temps à autre on retire le zinc , fondu des condenseurs à travers leurs trous de coulée.
Conformément aux principes de la/présente invention, l'extrémité de décharge de la chambre réductrice n'est pas fermée et est laissée ouverte sauf dans la mesure où elle est r emplie par le lit en déchargement de fines et d'agglo- mérés travaillés. Une entrée et une sortie d'air ou autre gaz sont ainsi possibles. En outre, un va-et-vient de gaz est possible à un léger degré, de bas en haut à travers tout le lit de fines se trouvant sur les plateaux mobiles.
Etant donnée l'aire relativement grande de ce lit de fines, une entrée ou une sortie de gaz, si elle n'était pas con- trôlée, pourrait constituer un sérieux inconvénient et un obstacle sérieux dans le fonctionnement du four. En appli- quant l'invention à l'appareil de fig. 2, on dispose les tuyaux de sortie de gaz d'échappement, 54, des condenseurs à 4 mètres 50 centimètres, ou davantage, au-dessus du ciel ou:voûte 69 de la chambre réductrice.
Par cette disposition, on crée un tirage de cheminée utilisable d'environ 4 milli- mètres d*eau* Ce tirage* si l'on considère l'opportunité relativement considérable pour une entrée et une sortie de gaz à l'ouverture de décharge de résidus de la chambre réductrice, aussi bien qu'à travers le lit de fines, est plus que suffisant pour induire le flux ou passage des gaz dégagés dans la chambre réductrice aux condenseurs et, s'il n'est pas contrôlée pour aspirer dans la chambre réductrice
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des quantités d*air préjudiciables à une 'bonne condensation des vapeurs de zinc.
En conséquence*dans la mise en pratique de l'in- vention dans l'appareil de fig. 2, on contrôle le flux de gaz induit par le tirage de cheminée de façon à maintenir juste un équilibre entre la pression régnant dans la cham- bre réductrice et l'atmosphère extérieure* On effectue ce contrôle par une manoeuvre appropriée des valves 55 existant dans les tuyaux 54,d'évacuation des gaz d'échap- .pement des condenseurs:* Par ce contrôles on empêche soit de l'air de pénétrer-dans la chambre réductrice. soit des gaz chargés de zinc de quitter cette chambre*.
Dans la pra- tique réelle* l'opérateur sait qu'il doit tenir la pression dans les hottes 53 des condenseurs à des intensités prédé- terminées que l'on a reconnues propres à permettre une très légère entrée d'air à l'ouverture de décharge de résidus de la chambre réductrice, Dans ces conditions il y a une tendance très faible et presque imperceptible à ce que de l'air s'élève à travers le lit de fines.
Cet air entrant rencontre près du dessus du lit de finea des vapeurs de zinc non brûlées qui brûlent immédiatement en formant de l'oxyde de zinc-, lequel dernier bouche ou ferme effecti- vement le lit de fines
Si on le désire:
, toute la partie inférieure du transporteur à plateaux peut être renfermée et on peut établir une atmosphère, de gaz réducteur tel qu'hydrogène, oxyde de carbone, huile 'combustible (fuel oil) vaporisée, etc., dans l'enceinte* au-dessous des plateaux. En abaissant alors la pression dans les hottes 53 des condenseurs par l'ouverture des valves 55, on peut induire les gaz réduc- teurs qui se trouvent dans l'enceinte à s'élever à travers
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le lit de fines* aussi bien qu'à pénétrer par l'ouverture de décharge de résidus de la chambre réductrice, au degré voulu*
Dans le fonctionnement de l'appareil de fig.
2, il est préférable, comme cela a été dit ci-dessus, de pré- voir des dispositifs sensible + la pression et des instru- ments. indicateurs. et enregistreurs appropriés pour mesurer la pression dans les conduits de sortie de gaz de la chambre réductrice. Une comparaison de ces pressions avec celles qui règnent dans les hottes indiquera un arrêt ou d'autres défectuosités dans le flux desgaz dégagés.
On voit, d'après la description qui précède, que la présente invention, sous l'un de sesaspects, implique l'utilisation de différences de pression réalisées en si- tuant la sortie finale de gaz d'échappement à un niveau considérablement plus élevé que celui ou se trouve l'ou- verture de décharge des résidus pour. établir, à cette der- nière ouverture, un équilibre de pressions de gaz équiva- lent, en tant que ce qui concerne le gaz, à une fermeture mécanique, ou par fines.
Une telle fermeture par pressions de gaz équilibrée, laisse l'ouverture de décharge entière - ment libre et non encombrée, de sorte que l'on peut employer commodément et avantageusement divers types simples de dispositif d'enlèvement des résidus* On établit et on maintient la fermeture par pressions de gaz équilibrées en établissant et en maintenant dans la chambre réductrice, à couverture de décharge de résidus de cette chambre, sen- siblement la même pression de gaz que celle qui existe à intérieur de ladite chambre.
On y arrive en contrôlant la résistanae offerte .la sortie des gaz des condenseurs, vers lesquels les gaz engendrés à l'intérieur de la chambre ré- ductrice sont induits à passer ou à s'écouler en vertu de la pression absolue plus basse existant en ce point comme
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conséquence de sa hauteur au-dessus de rouvert 4-1"
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décharge des résidus et en proportion, de cette hauteur.
Si le volume de gaz engendrés à l'intérieur de la chambre réductrice près de l'ouverture de décharge de résidus. est trop grand ou si la résistance offerte au passage des gaz à travers les vides de la charge dans son ensemble est. trop grande. la différence entre les pression absolues à la sortie de gaz d'échappement du condenseur et à l'ouverture de décharge des résidus peut être insuffi- sante pour induire le flux de gaz nécessaire vers le condenseur et dit gaz sortira alors par l'ouverture de décharge des résidus et sera perdu.
D'un autre cô té, si la charge dans son ensemble est très poreuse et si le volume de gaz engendré près de l'ouverture de décharge des résidus est petitet la résistance offerte aux gaz, sortant du condenseur* faible* la différencesde pressions doit être assez grande pour aspirer des quantités relativement gran- des d'air ou d'autre gaz à travers l'ouverture de décharge des résidus* Pour une fermeture par les gaz.. la condition idéale est de maintenir cette pression différentielle sous un contrôle et un, réglage tels qu'il ne sorte pas de gaz de la chambre réductrice. et qu'il n'en rentre pas dans celle-ci. à travers l'ouverture de décharge des résidus.
Toutefois. dans la pratique industrielle réelles il est impraticable de contrôler cet équilibre de pressions de gaz assez étroitement pour qu'il ne passe pas de gaz d'une façon ou de l'autre. La pratique qu'il est préférable d'adopter consiste à régler la résistance de la sortie des gaz d'échappement du condenseur très exactement au volume ,de gaz en cours de génération et toute.tolérance permise est en faveur d'une résistance légèrement plus faible plu- tôt que d'une résistance trop forte Ceci implique qu'un
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peu d'air peut être admis dans la chambre réductrice à travers 11-ouverture de décharge de résidus ;
maisdes quantités contrôlées d'air ne sont pas préjudiciables à la condensation du métal lorsqu'elles sont admises à l'o- rifice de décharge des résidus-, tandis que si une résis- tance trop grande est établie à la sortie de gaz d'échappe- ment du condenseur, des gaz portant du zinc sortiront de l'orifice de décharge des résidus et seront perdus.
Outre qu'elle offre une fermeture par pressions de gaz équilibrées pour l'ouverture de décharge des résidus l'invention permet l'entrée contrôlée, dans la chambre réductrice, d'air ou de gaz réducteurs en quantités favora- bles à l'opération de réduction, comme cela a été décrit précédemment.
Un des avantages particuliers de laprésente invention est qu'elle permet la décharge d'un résidu, sec, poreux aux gaz. C'est le type de résidu qui convient le mieux pour le transfert rapide de chaleur à toutes les par- ties de le charge poreuse au moyen de courants de gaz portant de la chaleur. L'invention,en permettant la déchar- ge d'un résida sec, rend possible l'usage de types simples de dispositifs de décharge des résidus. De plus, puisque l'ouver ture de décharge des résidus est ouverte et non fermée, l'examen des résidus en cours de décharge se trouve facilité, ce qui aide ainsi beaucoup ceux qui sont chargés de la conduite du four à contrôler par routine la marche du procédé pour assurer un-résidu, se présentant dans l'état physique convenable, et bien travaillé.
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Ht> .L} / V '* miP] j.î TïTP T? T5ïTlTîfT * Ti'KT "f \ XX TYï? T7TTC! TfMCT" î'JTAfTt T'b'ïyii'C * 1 * 7 T * Knr * The present invention relates to the reduction, or smelting, of zinciferous materials and it is aimed more at
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In particular, the reduction of a porous charge of reducing zinc-bearing materials such as, for example, an agglomerated charge of zinc-bearing materials, is particularly useful. Reducing Mixed Zinn, when produced by the reduction, at high temperatures of oxidized zinc ores. is almost universally done, at present, in
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ovens dzsti2er = zinc having a.
a number of relatively small retorts, at the outer ends of which
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was considered to be absolutely essential because we
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generally saw that it was only that way, on the one hand. all zinc vapors: could
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Are forced into the condenser and, on the other hand, that it would not be admitted: air, or other gas. harmful to. the. condensation. dUt zinc. in the reducing chamber ni,
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Therefore. in the condenser.
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a considerable spirit of invention was manifested in the aonstructio and the maintenance of these closing devices, more prticu1ièremen for the discharge port of the residues.
The closure- or o'hturati on, of the 01IV'erture
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loading does not present any difficulty then
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that the relatively cold charge quickly becomes, exposed with zinc oxide and condensed and thereby constitutes an eXXent9 closure, this oxide zinc and metaJ. being-besides]; las Lost but being recovered.1when the charge subsequently pogrese in the reduced zone .. opens the discharge of the residuals. ivns scnt are significantly different. g residues :, as they were discharged., were usual emen't. thick and scorified and tended to. adhere to the wall of the reducing chain * by necessitating 'cleaning or frequent scraping of the pareri. :
If not, operative conc'ions oomplicates prob1.ème closure! the discharge port of the residues and one arrives at an effective closure q 'aQéc svin and an attenti cons. tanta and at a high maintenance expense.
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Recognizing the disadvantages of all types of mechanical closures * caused by. made
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annoying types 1.es di spositi d 'sn1.è ".... nt of residues' --- 1 - ######## - heat, dirt and slagging of residues of
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small condensers are attached, Each retort has only one opening which, during the reduction operation is completely closed by the condenser and its read Zinc vapors and other gases given off from the load in the retorts pass , in substantially horizontal lines, of these retorts through their condensers and the exhaust gases go through the open end of the condensers
We have already, from time to time, suggested and proposed various means of remedying the recognized defects of ovens.
current zinc * with their numerous retorts of small individual capacity, it is thus that a vertical arrangement of the small retorts has been proposed in order to reduce the work of loading and unloading by loading the retorts by gravity by means of an overhead crane and unloading by gravity by removing a removable shutter normally closing the lower end of the retorts. Continuous or progressive operations of various arrangements have also been proposed, such as, for example, the gradual passage by gravity of a loose or disintegrated load through a vertical tube carefully closed at its lower end, or the discharge of particles. residues, by water, fines, or similar closures.
In all the ways, previously proposed. to melt zinciferous materials in reducing chambers, heated externally, connected to condensers for the extraction of: zinc $, the reducing chamber was invariably provided with positive closing devices for each of the openings provided in the chamber, other than the gas outlet in communicatL on with the condenser *
The application of these closing devices has
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discharge, I.ea 'atleurs of il on = t "oü" t-dTabora. ## - ways to effectively close the tailings discharge opening, and other openings, existing in the reducing chamber.
In doing so, they discovered that one can. successfully induce the gases generated in a reducing chamber having several openings allowing entry and exit of gas to pass only to the condenser, thereby eliminating even the need for mechanical shut-off devices at the other or to other openings, as well as to retaining zinc loss in these openings. They also found that 3-son can, by the same means, prevent entry into the air or other gas in undesirable amounts from the standpoint of the subsequent condensation of the zinc vapors into metallic zinc. . They discovered, indeed, that by the same means one can induce a desirable re-entry of air or other suitable gas at a suitable location in a suitably constructed reducing chamber.
These results are achieved by arranging the opening (s), existing in the reducing chamber, which it is desired to keep open and mechanically unimpeded, for example for the discharge of residues, to. a level appreciably lower than that of the exit orifice of the condenser for the exhaust gases. By thus placing the outlet for the exhaust gases at a higher level than the openings existing in the reduction chamber. in the latter, a chimney draft is established in the direction of the condenser.
Ert suitably controlling this draft, then by controlling the flow of gas induced by the wiper it is possible to prevent the entry of air through the openings
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from the bedroom or else. air, or other suitable gas, may be induced to enter the reducing chamber in controlled amounts and at such places as will aid in reduction and will not be detrimental to the subsequent condensation of the zinc metal vapors.
The intensity of the established chimney draft depends on the height of the condenser exhaust gas outlet above the tailings discharge opening, or other unclosed opening of the reducing chamber, as well as the temperatures. prevailing in the reducing chamber, the condenser and the intermediates, if any. The gas pressures, absolute and differential, realized in operation and the amount of gas that these differential pressures will set in motion will depend on the sum of the various resistances offered to the gas flow in the system.
Most of these resistances are determined and fixed by the size and shape of the reducing chamber, condenser and intermediates, if any. and by the porosity of the filler in the direction of the flow. gas. The final condenser exhaust gas outlet cover is, however, a suitable and convenient location for providing therein for control and regulation of gas pressures in the system.
An adjustable resistance to the passage of gases can be provided at this point such as, for example, an outlet orifice provided with a valve or register and, if desired, an adjustment of the ultimate height can also be carried out. of the exhaust gas outlet * By proper adjustment and regulation of the exhaust gas outlet of the condenser, it is possible to control the pressures throughout the exhaust system. so as to establish neither inlet nor outlet of gas. by the openings in
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the reducing chamber! or.
to establish a chamber of a desirable and favorable amount of air or other suitable gas
The present invention involves. consequently, a reduction or fusion of a porous charge of reducing and extracting zinc materials, in the state of metal, in an externally heated reducing chamber connected with a condenser and having, in addition to its communication with the latter,
one or more openings allowing an inlet and an outlet of gas and it is characterized by the fact that the flow or passage of gas given off at the condenser is induced by a controlled chimney draft * This draft is ensured by placing the outlet tie for the exhaust gases from the condenser at a level appreciably higher than that of the opening (s) other than that in communication with the condenser, which exist in the reducing chamber.
The chimney draft is checked first, or roughly, by varying the level difference between the condenser itself and the opening (s) allowing the entry and exit of gas; but one can control this draft more closely or one.
more precisely if desired or if necessary * by varying the final height of the gas outlet pipe discharging the condenser the exhaust gases * The invention further involves control of the gas flow. induced by the controlled chimney draft, by varying the resistance offered to the flow or passage of these gases through the duct constituting the chimney and by determining the. chimney draft so that the indications of actual differential pressures with respect to the outside atmosphere can be maintained at predetermined values at one or more points in the system.
we establish and maintain the indications
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of predetermined differential pressures by adjusting and regulating the resistance offered to the passage of the gases leaving by the final exhaust gas outlet of the condenser By such control of the chimney draft and such control of the flow of gas induced by In this draft, one can either substantially prevent the entry and exit of gas through the opening (s) (other than that in communication with the condenser) existing in the chamber, or allow controlled entry into. the chamber through this or these openings, air or other suitable gas
In order to put the invention into practice, it is preferable to make use of a chimney draft resulting from a height difference of 7 meters 50 centimeters, or more.
On the other hand, the authors of the invention have found it possible to work with chimney drafts resulting from a height difference not exceeding 2 meters 50 centimeters, but they find that the gas flow induced by the chimney drafts. relatively small chimney resulting from small differences in level of this kind is difficult to control under normal operating conditions * 11 It is also preferable that the load subjected to reduction is so porous to the flow or passage of the gases given off, and the resistance offered to the gas flow through the condenser itself and the connecting and intermediate devices is so low that the desired control of gas pressures in the system can be established and maintained by any simple device restricting the flow. exit passage,
such as a damper, butterfly or valve, in a line from the condenser to the atmosphere or other discharge region for the exhaust gases In addition, the preferred practice is to provide shut-off devices
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suitable for the opening of loading -. ##### reducing since little or no difficulty is encountered in maintaining such devices in operation. More particularly with expensive operation, more particularly with reducing chambers arranged: vertical left open not ... # ... tmrgedes residmt, except not closed;
.rture discharge of residue: s except as .u'it can be closed by the residue. sec'-s during discharge.s this 9.ui Allows thus the gas inlet and outlet through this openings and the TCN controls and then regulates in an AFROPRIED way the entry to the gas outlet through the said controlling opening and regulating the flow of gas ind: ni1> by the entered chimney draft. r, oraqn 'one operates to produce good zinc qnaJ.Hé. low p1.omb content. It is advantageous to allow 'entry .. into the reducing chamber quantities: regulated # "" gas J! eduoteurs té1.s nllydrogene oxyae de carbon "gas coming from 1> dI1 caga of combnstib1a oil (fuel. oU) etc. .
D'antre par1>. when the content of p1.Qmb dI1 Condensed Zinc a. not that importance. for example, p1.e in production of zi "" brand "Pr: lJ # Yeo1; ern *, 'admission of a con1> r5late quantity of air into the reduced chamber through the opening of discharge of the ref! idus present .. in certain cases "avant.age :. in the accompanying drawings "where two types of particularly clean apparatus have been shown,: The practice of the invention:. Fig. 1. is a sectional elevation of an oven.
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vertical retort
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Fig. 2 is a sectional é1.é.vation] .ongdtudinale of an oven. so1.e mobile.
The touc represented. Is fig. includes a retort cytindricte vertice1.e;! & ie with oIea bricks
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in an arc. The frame retort 10 is supported exclusively at the base and is not at any other point in its length attached to the heating chamber or furnace structure, or otherwise bound therein. The retort is surrounded by a heating chamber, or laboratory, 11 established inside a furnace structure comprising an outer steel jacket, 12. a layer of sil-o-cel powder, 13, an intermediate lining , 14, of one or more layers of refractory bricks or other suitable material and an inner lining, 15, of refractory or heat-resistant material such as carbofrax bricks, for example.
Appropriate openings are provided through the wall of the furnace structure to allow the introduction of pyrometers 16 into the heating chamber 11 in order to appropriately determine and control the temperature throughout the length of this chamber.
The furnace shown in fig * 1 is heated by the hot combustion products obtained by burning gas; but it goes without saying that any suitable means could be employed to heat the reducing chamber or retort 10.
The fuel gas is supplied by a gas line 17 to a plurality of vertical passages or conduits, 18, arranged inside a recuperator 19 installed inside the furnace structure, along the chamber. heating 11. Air is supplied in the same way to a plurality of passages or conduits existing in the recuperator, but not shown in FIG. 1 of the drawings since these conduits would be located behind the passages or conduits 18 as seen in this FIG. It goes without saying that the lining of the recuperator can be made of less material. heat resistant that
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the lining of the heating chamber 11 and that the recuperator will be provided with suitable cleaning openings for its various gas passages.
From the top of the recuperator, the combustible gas and the heated air are delivered from their respective pass to suitable adjacent ports (not shown) near the top of the heating chamber 11. The resulting hot, scoring products descend. around
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the retort 10, to an outlet 23 adjacent to the bottom of the heating chamber 11 and from there rise, by a vertical flue 24, to the upper part of the recuperator.
This recuperator is fitted with horizontal baffles that are contra-
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riéess, 25s which force the heating gases to follow a gZa path as soon as they travel through the. recuperator to arrive at the gas outlet 26 and chimney 27 & the furnace structure of the heating chamber 11 is mounted on a metal base plate 28 supported on a suitable foundation 29, of concrete or its equivalent.
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The retort 10¯ is bitie and supported on the base plate 28 with a layer of insulating material 20, placed between the latter and the base of bricks at the bottom of the retort, the base plate 28 has a Wherevert = 1 central located directly below the retort and having approximately the same dimensions as the inner section of the latter. A metal cylinder is bolted or fixed. 3.0 * metal cylinder is otherwise bolted in a suitable manner to the underside of the base plate 28 and serves as an extension of the retort below this plate. a sleeve vertically attached to the table 21s in-- sheet metal or other similar material is attached to the ash turntable -3-1.> mounted directly below the bottom of Sleeve 219-of which it- is suitable;
,
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spaced, serves to support the load in the retort ".8 and, by its rotation in conjunction with a fixed scraper 22, allows exhausted residue to be discharged from the bottom of the retort at will. A stationary apron 22 'is mounted immovable. @ diatement above the outer periphery of the table
31 and serves to hold the unloading residues on the table except where these residues are swept from the turntable by the fixed scraper 22. From the turntable
31, the spent residues are delivered to a conveyor or other suitable means of removal not shown in the drawings *.
The upper end of retort 10 passes freely through the top of the furnace structure.
A cylindrical piece from the foundry, 32, preferably in a nickel-chromium-iron alloy, such as Hybnickel, rests on the top of the retort * Several rings of ordinary refractory bricks 33 are preferably interposed between the upper ring, in carbofrax , retort and cylinder to prevent contact of the carbofrax bricks with the metal.
The cylinder 32 is surrounded by a layer of hardened coal paste, 34, enclosed by a sheet cylinder 35 which in turn may be surrounded by a mass of coal dust where. it is not otherwise sufficiently isolated by the adjacent parts of the condenser. The metal cylinder 32 together with the layer of hardened carbon paste, 34, surrounding it thus rests on top of the retort 10 and is free to move with it. A mass of coal dust around the lower end of cylinder 32 will generally be desirable to form a movable seal between the retort and the opening, existing in the top of the furnace structure, across.
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which passes the retort.
The top of the cylinder32 is provided with a loading device comprising an inverted funnel, in sheet metal,
40 suitably mounted in the cylinder eg. 0 and a stopper or movable bell 41, cooperating with this funnel.
The space between the funnel 40 and the cylinder 32 is filled with hardened coal paste, 42, over which is a mass of coal dust 43 in which the edge of a cover 44 is buried.
The metal cylinder 32 has a pair of side gas outlet pipes * 45, lined with graphite tubes 46 and leading to the condensers * Only one of the condensers is shown in fig 1; but it goes without saying that the other is of the same type and of the same construction as the one represented.
At the point where the retort gas outlet pipe 10 enters. or stumbles on. the condenser, or any other dependent part which is relatively fixed with respect to the expansion or contraction movements of the retort, it is important that the connection be adjustable to allow these relative movements Sa In the oven shown at fig. 1, an equivalent result is obtained by establishing the connection between the gas outlet pipes and the condensers - after the retort has reached its temperature and by undoing this connection before the retort cools down *
The condenser represents in fig.
1 is of the multicellular type * The condenser comprises a gas distributor and molten metal collecting chamber, 47, having a gas inlet in communication with the gas outlet 46 of the retort 10. The chamber is formed in a solid block. of graphite, crense cylindrical configuration, slightly inclined down from its inner end to its outer end. A condensation tower, multitubu-
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the area is mounted on top of the chamber 4.7¯, with which its multiplicity of vertical tubes or channels 49 communicate.
The tubes 49 are carbon tubes, of-
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about 5 y. 75 millimeters internal diameter, having the lower ends nested in suitable recesses existing in the top of the graphite block of
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chamber 47 The spaces between tubes 49 are filled with hardened charcoal paste 50. The tower and graphite block (forming chamber 47) are surrounded by a mass
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-, 4 ..
; , J ... -4 '' suitably retained by coal dust1.e ', '51: suitably retained by a metal jacket 5 The whole structure of the condenser is, Mounted, on wheels or trucks ,, 8¯ Rolling on tracks supported on top of the furnace structure, the condensers can thus be conveniently brought to or away from their active positions relative to the gas outlets 46.
A sheet metal hood 53 covers the upper ends, or gas outlet, of all the channels 49 existing in the tower. The lower edge of the hood 53 is buried to the desired degree in the coal dust 51.
The hood has an upper opening into which is introduced a vertical exhaust pipe, 54, provided with a valve or other suitable valve 55. A device.
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sensitive to pressure, zut is introduced into the hood 53 and is connected to a pressure gauge 57 and to a recorded instrument.
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pressure gauge 58 The chamber 47 is provided, near its bottom and at that of its ends which is opposite to that where its gas inlet is located, with a tap hole 59 through which molten metallic zinc can be, from time to time, withdrawn from the room.
Taphole 59 is normally closed with an internal plug or plug, in
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graphite, 6cl secured to an operating rod 61, and a plug or external plug 62:; in refractory earth or its
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equivalent In the practice of the invention in
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the apparatus shown in fig1 ... a mixed load of zincif ar e and carbonaceous materials is agglomerated which is gradually passed through the aornue.i4.
The agglomeration of the mixed filler including the size, shape and strength of the agglomerates and the manner of making them, as well as the progression of the agglomerates through the retort are conducted to ensure the conditions. optimum for rapid heat transfer, through the entire agglomerated charge, by hot gas streams.
The agglomerated feed passes through the retort without noticeable breaking of the agglomerates and the residue works. are discharged from the bottom of the retort as necessary to allow loading into the retort
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rttais agglomerates. the discharged residues being in a dry state and, for the most part, we form agglomerates.
From time to time, as necessary, fresh agglomerates are loaded into the top of retort 10. To do this, we lift the cover !! and the neck of the loading funnel 40 is filled with air. The cover is then lowered to close the top of the funnel 40 and the shutter 41 is lowered.
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to allow agglomerates to fall into the retort. pn 'then lifts the shutter A and the sequence of operations is repeated. - the desired amount of charge has been introduced into the retort. The loading operations are thus carried out aïrect a minimum loss of zino carrier gas.
The main closure of the load end
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ment of the retort is effected by the obturator ¯4 & p stapp- ling in the flared end '- ####' the
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final closure is effected by the cover 3 ± with its edge buried in the coal dust 43, and the layer of coal dust 39 covering it. The metal laden gases from the retort pass through the gas outlet tubes 46 into the multitubular condensers or are maintained. appropriate temperature and pressure conditions for good metal condensation.
In accordance with the features of the present invention, the bottom of the retort 10 is not closed and remains open except to the extent that the landfill, dry and agglomerated residues, partially fill the open bottom of the retort. free gas inlet and outlet. through the voids existing in the landfill residues are possible. According to the principles of the invention, this gas inlet or outlet is adjusted and controlled, first by adjusting and controlling the chimney draft and, secondly, by adjusting and controlling the induced gas flow. through the appliance by the chimney draft.
The following specific example will more fully illustrate the principles of the invention put into practice in the apparatus of FIG. 1; but it goes without saying that this example is in no way limiting.
The retort 10 was 12 meters 20 centimeters high and 61 centimeters in internal diameter, with a wall thickness of 115 millimeters. The graphite tubes 46 were 254 millimeters in internal diameter. The final operating connection or bond of these tubes with their respective condensers was made after the retort had been heated to its temperature and therefore established a substantially permanent height of the gas outlet pipes above the top of the retort. the struc-
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oven ure. fsla'ement: final of the haute.ur: - of the condensers is done by means. adjustment cylinders. corners, etc.
Each time the retort must be cooled. we undo the connections between the gas outlet pipes and the corse denseurs. so that the retort can contract without being hampered. charge made of about 60 partial by weight, of finely divided zinc silicate ore
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(containing 45 to 50 x zinc) and 40 parts in. weight of fatty or bituminous coal (containing about 18% volatile matter) with; 5- 'of residual liquor from the
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manufacturing:
paper by the bisulphite process (contains about 5% solids) & a little. pre - 80., zinc ore was passing. at. through a sieve or sieve of a mesh to the 1.1nary centimeter: tô The fatty coal was pulverized so that about 80 of it passed through a sieve of 8 meshes per linear centimeter * We placed the zinc ore and the coal in a. rotary mixer of the kind used for mixing concrete, and they are mixed
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Gait intimately, the ##### mixer was poured directly into a Chilean mill. dry and was subject to. 1,, ae-tion of mixing and grinding it for some 'minutes * DÙ Chilean mill, the material was brought to.
briquette press and formed into briquetters by a compression force of about 40 kilograms per square centimeter. the briquettes were almost cylindrical
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drums and were about 152 millimeters long and about 10 millimeters in diameter, with their longitudinal ends bevelled in the shape of a snub or chisel. The watches were loaded.
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a carbonization retort: vertical, heated externally, where they were subjected to a temperature of about 7000 C.
In the carbonization operation, it is desir- able to leave in the carbonized agglomerates as high a percentage as possible of non-condensable volatiles and, at the same time, to remove as completely as possible the tars As result of the carbonization actioa-: the intimately mixed particles of ore and coal are held firmly together by the clumping action of the coke formed in the operation.
The charred agglomerates were transferred, without appreciable loss of heat, from the charring retort to the vertical melting retort 10 and introduced therein at a rate of about 285 kilograms, at half hour intervals.
The retort heating was controlled to maintain a temperature of about 1300-1400 ° C at the upper end and about 1200 ° C at the lower end; no slag formed and no melting of the agglomerates occurred.
The gaseous products of the reaction, mostly zinc vapors and carbon monoxide with 0.2 to 0.8% carbon dioxide, pass through the condensers where the zinc vapors condense :) collect and are periodically connected to the state) of metallic zinc. Despite that loading. of the furnace was intermittent (every half hour), its operation, as a whole, was continuous, the retort 10 always being filled with an agglomerated charge undergoing reduction.
From the bottom of the retort, prior to each loading operation, the amount of spent residue needed to allow the subsequent loading of approximately 285 ¯kilos of fresh sinter was removed. For the most part,
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these residues. at. as they were discharged from crons.ena1: in "& their original tinted arrangement * and were free and non-adherent (what the zinc metallurgist would call a dry residue.): The quantity of zinc contained in these residues was averaging about 29% of the total zinc contained in the original ore.
Of the .nc removed or extracted from the ore, 96% would condense and collect under. zinc plate form, the 4 f; the remainder being, for the most part, recovered in the form of zinc oxide and blue powder. considering now more particularly the new principles of the invention, it will be noted that the interior of the vertical retort 1 (,> $ the gas outlet pipe J2, the distribution chamber ffl and the vertical channels 49 of the condenser , the hood 53 and the exhaust pipe 54 are connected together such that gas can flow therein as in a continuous passage.
This passage as much as it is vertical, when it arrives at the temperatures of avail constitutes a chimney of somewhat tortuous course and gives rise to a chimney draft which can be expressed in centimeters of water and of which the the intensity is determined by the vertical height of the passage.
.Applying the principles of inventions, the authors of it established, in the device. and the operation currently under discussion a maximum usable chimney draft of 13 to 15 mi1.1 meters of water having the final exhaust gas outlet said condenser about 15 meters - 25 centimeters above. the residue discharge opening, at. bottom of retort 12, where a gas inlet and outlet are possible. This chimney draft is more than sufficient, considering the
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porosity of the feed to the gas flow and the relatively free gas passages leading to and existing through the condenser to induce the passage or flow, in the condensers, of all gases given off in the retort.
Unless some restriction, such as for example an adjustment of the valve 55 existing in the exhaust pipe 54, is applied to the gas flow induced by the chimney draft, air will be drawn at the end of the chimney. discharge of residue from hopper 10 until the amount of gas passing through the apparatus is so great that the resistance offered to this relatively large flow of gas is equal to the entire chimney draft which induces the flow. By properly adjusting valve 55, the amount of air, or other suitable gas, drawn into the discharge end of the retort can be limited and controlled, or substantially eliminated.
The control of the gas flow, induced by the chimney draft, through the valve 55 is conveniently effected, in practice, by establishing and maintaining a predetermined gas pressure inside the hood. 53. The operator at the top. of the oven knows the pressures to be established and to be maintained and it ensures the desired results by an appropriate operation of the valve 55. After a fresh charge has been introduced into the retort 10, the valve 55 is opened wider in order to allow evacuation, of the relatively large quantity of gases released during this period. As the volume of evolved gases decreases, the valve 55 is gradually rotated so as to provide gradually increasing resistance to the flow of exhaust gases through the pipe 54.
By this operation of the valve 55, the operator maintains a constant predetermined pressure at
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inside the hood 53 and thereby establishes and maintains the conditions drawn from the gas inlet and outlet through:: the open bottom of the retort 10. The operator relies for the most part , to the pressure indications given by the pressure gauge 57gaur, by operating the valve, check the operations. It is also preferable to provide, at the top of the funnel
40, a pressure sensitive device, 56 ', connected to a manometer and to a pressure recording instrument 58'.
A comparison of the pressures in the funnel! 2. and in the hood 53 then serves to indicate any shutdown or other malfunction in the flow of evolved gases through the system.
When good quality zinc is to be produced, it is preferable to allow the entry of reducing gases such as hydrogen, carbon monoxide * fuel oil gas (fuel oil), etc. In practice This can be conveniently done by inserting the end of a pipe into the tailings discharging from the bottom of retort 10 and supplying this pipe, under suitable pressure, with a small stream of combustible oil which is vaporized and sucked into the retort in controlled quantities, by appropriate control of the gas flow induced by the chimney draft, control carried out for example by an appropriate operation of the valve 55.
It is preferable to produce a slightly larger amount of vaporized fuel oil than can be drawn into the lower portion of the retort and allow excess vaporized fuel oil to burn below and around the lower extension of the retort. retort, thereby giving a visible indication that no air is entering the retort through the tailings discharge opening
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The entry of air into the retort through the tailings discharge opening produces some beneficial results in the reduction operation, but also increases the amount of lead which is volatilized from the lead compounds contained in the charge.
It is for this reason that the entry of air is suppressed and that the entry of reducing gas is preferably allowed when producing zinc of good quality, as lead free as possible. On the other hand, in the event that the lead content of the zinc produced does not require to be kept as low as possible, it is preferable to allow a controlled entry of air into the retort through the discharge opening. residues, with the advantages that this presents in the reduction operation.
The apparatus shown in FIG. 2 comprises a mobile hearth 65, of the type of the plate conveyor, constituting the bottom of a relatively long reduction chamber, 65, of rectangular section. The reducing chamber is incorporated into a suitable furnace structure, 67, having a heating flue 68 extending over the sky or canopy 69 of the reducing chamber.
Ports or apertures 70, for heated fuel gas and air, extend through the side walls * of the furnace structure into flue 68 and the hot combustion products obtained by burning the mixture. , gas delivered through these ports passes through the flue to a gas outlet 71 communicating with a
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recuperator. Pyrometers 72 are inserted into the appropriate anointed vent 68 to control the temperature of the heating gases passing through it.
At the loading end of the furnace, a fines hopper, 25, a spent agglomerates hopper, 74, and a
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The fresh agglomerate hopper, 75, are arranged side by side, the agglomerate hoppers 7¯4 and 75 being provided with panic closing bells 76. The residue discharge end of the furnace is substantially enclosed by a box 77 provided with an end door 78, normally open through which the discharge end of the bogie can be conveniently viewed. Most of the dust rising from the unloading tailings is carried through a stack 79.
A gas outlet duct, 80, communicates with the top of the reducing chamber 66, near the loading end thereof. this duct extends across substantially all of: The width of the reducing chamber and, rising through the flue 68 and the layers of refractory material extending over the latter, terminates in two gas outlets 81 connected to condensers.
Above the furnace structure, the duct 80 is surrounded by a mass of rust dust, suitably retained by the stature of the condenser and by a sheet metal wall 83. A pressure sensitive device, 56 ', is introduced into the upper part of the duct 80 and is connected to a pressure gauge 57' as well as to a pressure recording instrument 58 ', as in the apparatus of FIG. 1.
Only one of the two condensers connected with the gas outlet pipe 8. 0 is shown in FIG. 2. These two condensers are substantially identical and are of the same general type as that shown in fig.1; accordingly, the same reference numerals indicate corresponding, or equivalent, elements in the two figs. The oven shown in FIG. 2 is furthermore,
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provided with two additional condensers which are not shown since they are located in the part of the furnace which is between the break lines.
The gas distributor and molten metal collector chamber, 47 ', of the condensers of fig. 2 is of substantially circular horizontal section and is formed in a solid block of coal. Similarly, the multitubular condensing tower is substantially circular, in horizontal section, and its vertical channels 49 'are arranged in more or less circles. less concentric * Each condenser has a cleaning opening 84, normally closed, substantially in front of its gas outlet 81.
By putting the invention into practice in the apparatus of FIG. 2, the conveyor trays, as they enter the reducing chamber moving in the direction indicated by the arrows, are covered with a suitable layer of fine material delivered to the trays by the hopper 73.
Worked or spent agglomerates are delivered to the bed of fines through hopper 74 and become partially embedded or buried in the fines, preventing, to the extent that they are so buried therein, the agglomerates undergoing reduction from being buried therein. same Agglomeration of the mixed load, including size. the shape and strength of the agglomerates and the manner of making them, as well as the progress of the agglomerates to. Through the reducing chamber are conducted to provide optimum conditions for the rapid transfer of heat throughout the charge agglomerated by hot gas streams. The sinter charge is delivered through hopper 75 to the layer (about the thickness of sinter) of spent agglomerates.
Layer
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of spent agglomerates interposed between the bed of fines and the layer of agglomerates undergoing reduction which is located above. ensures the desired porosity of the entire bed of these agglomerated and. Therefore. Efficient heat transfer by hot gas streams throughout the bed of these agglomerates. Spent residues and fines are discharged from the tray conveyor onto a screen 85 through which the fines pass as the agglomerates slide along. screen and are taken away in an appropriate manner. The fine material passing through the screen is returned to the hopper 73 in such amount as may be required and an appropriate amount of the worked or spent agglomerates is returned to the hopper 74.
The reducing chamber of the furnace shown in fig. 2 is approximately 3 meters 50 centimeters wide and 18 meters long. The heating of the reducing chair is controlled by maintaining a temperature of about 1300 to 1400 ° C. in the heating flue 68 in the vicinity of the loading end of the furnace and a temperature of about 1200 ° C. in the part. of this flue which adjoins the unloading end of the oven. The fines bed is about 15 to 23 centimeters thick and the agglomerated filler near the middle of the arch is about 38 to 45 centimeters thick. The agglomerated filler may have the same composition and be of the same type as that described with regard to the operation of the furnace of FIG. 1. We will load in the oven of fig. 2 about 30 tons of acre, per 24 hours.
The agglomerated charge 4.substantially fills the reducing chamber above the bed of fines and the interposed layer of spent agglomerates and is progressively advanced through the chamber by the movement of the conveyor to.
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Trays The mixture of metallic zinc vapors and carbon monoxide (resulting from the reduction of the zinciferous material in: the agglomerated charge) passes from the reducing chamber, through the gas outlet duct 80 and the gas outlets 81, in multi-tube condensers where substantially all of the zinc vapors condense to molten metal. From time to time the molten zinc is removed from the condensers through their tap holes.
In accordance with the principles of the present invention, the discharge end of the reducing chamber is not closed and is left open except to the extent that it is filled by the bed in discharging worked fines and agglomerates. . An inlet and an outlet of air or other gas are thus possible. In addition, gas reciprocation is possible to a slight degree, from bottom to top, through the entire bed of fines on the moving trays.
In view of the relatively large area of this bed of fines, an inlet or outlet of gas, if not controlled, could constitute a serious inconvenience and a serious obstacle in the operation of the furnace. Applying the invention to the apparatus of FIG. 2, the exhaust gas outlet pipes, 54, of the condensers are placed at 4 meters 50 centimeters, or more, above the sky or: vault 69 of the reducing chamber.
By this arrangement, a usable chimney draft is created of about 4 millimeters of water * This draft * if one considers the relatively considerable opportunity for gas entry and exit at the discharge opening of residue from the reducing chamber, as well as through the bed of fines, is more than sufficient to induce the flow or passage of the gases given off in the reducing chamber to the condensers and, if not controlled to suck into the reducing chamber
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quantities of air prejudicial to good condensation of the zinc vapors.
Accordingly, in the practice of the invention in the apparatus of FIG. 2, the flow of gas induced by the chimney draft is controlled so as to maintain a fair balance between the pressure prevailing in the reducing chamber and the external atmosphere * This control is carried out by an appropriate operation of the valves 55 existing in the pipes 54, for evacuating the exhaust gases from the condensers: * By these checks, either air is prevented from entering the reducing chamber. or gases charged with zinc leaving this chamber *.
In actual practice * the operator knows that he must keep the pressure in the hoods 53 of the condensers at predetermined intensities which have been recognized to allow a very slight entry of air on opening. discharge of residues from the reducing chamber. Under these conditions there is a very low and almost imperceptible tendency for air to rise through the bed of fines.
This incoming air encounters unburned vapors of zinc near the top of the finea bed which immediately burn to form zinc oxide, which ultimately blocks or effectively closes the bed of fines.
If desired:
, the entire lower part of the tray conveyor can be enclosed and an atmosphere of reducing gas such as hydrogen, carbon monoxide, vaporized fuel oil, etc., can be established in the enclosure. below the trays. By then lowering the pressure in the hoods 53 of the condensers by opening the valves 55, it is possible to induce the reducing gases which are in the enclosure to rise through.
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the fines bed * as well as entering through the tailings discharge opening of the reducing chamber, to the desired degree *
In the operation of the apparatus of fig.
2, it is preferable, as said above, to provide pressure sensitive devices and instruments. indicators. and recorders suitable for measuring the pressure in the gas outlet ducts of the reducing chamber. A comparison of these pressures with those prevailing in the hoods will indicate a shutdown or other defects in the flow of gas released.
It can be seen from the foregoing description that the present invention in one of its aspects involves the use of pressure differences achieved by setting the final exhaust gas outlet to a considerably higher level. that the one where the residue discharge opening is located for. to establish, at this last opening, an equilibrium of gas pressures equivalent, as regards the gas, to a mechanical closing, or by fines.
Such a balanced gas pressure closure leaves the discharge opening completely free and unobstructed, so that various simple types of residue removal device can be conveniently and advantageously employed. the closing by balanced gas pressures establishing and maintaining in the reducing chamber, covering the discharge of residues from this chamber, substantially the same gas pressure as that which exists inside said chamber.
This is achieved by controlling the resistance offered at the outlet of the gases from the condensers, towards which the gases generated inside the reducing chamber are induced to pass or to flow by virtue of the lower absolute pressure existing in this point like
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consequence of its height above reopened 4-1 "
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discharge of residues and in proportion to this height.
If the volume of gas generated inside the reducing chamber near the residue discharge opening. is too large or if the resistance offered to the passage of gases through the voids of the load as a whole is. too big. the difference between the absolute pressure at the condenser exhaust gas outlet and at the residue discharge opening may be insufficient to induce the necessary gas flow towards the condenser and said gas will then exit through the opening of the condenser. discharge of residues and will be lost.
On the other hand, if the load as a whole is very porous and if the volume of gas generated near the tailings discharge opening is small and the resistance offered to the gases leaving the condenser * low * the pressure difference should be large enough to suck relatively large quantities of air or other gas through the tailings discharge opening * For gas shutoff .. the ideal condition is to keep this differential pressure under control and a, setting such that no gas comes out of the reducing chamber. and that it does not fit into it. through the residue discharge opening.
However. in actual industrial practice it is impractical to control this equilibrium of gas pressures tightly enough so that no gas is passed in one way or the other. The best practice to adopt is to set the resistance of the condenser exhaust gas outlet very exactly to the volume of gas being generated and any allowable tolerance is in favor of a slightly higher resistance. weak rather than too strong resistance This implies that a
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little air can be admitted into the reducing chamber through 11-residue discharge opening;
but controlled amounts of air are not prejudicial to the condensation of the metal when admitted to the residue discharge port, while if too great a resistance is established at the gas outlet of Exhaust from the condenser, gases carrying zinc will exit the residue discharge port and be lost.
In addition to offering a closure by balanced gas pressures for the discharge opening of the residues, the invention allows the controlled entry, into the reducing chamber, of air or reducing gases in quantities favorable to the operation. reduction, as described above.
One of the particular advantages of the present invention is that it allows the discharge of a dry, gas-porous residue. It is the type of residue that is best suited for the rapid transfer of heat to all parts of the porous charge by means of heat-carrying gas streams. The invention, by allowing the discharge of a dry residue, makes possible the use of simple types of residue discharge devices. In addition, since the residue discharge opening is open and not closed, the examination of residue during discharge is facilitated, thus greatly helping those responsible for operating the furnace to routinely check the operation of the process to ensure a residue, in the proper physical state, and well worked.