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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA REDUCTION DE MATIERES ZINCIFERES".
La présente invention concerne la réduction ou fusion de matières zincifères et a, en particulier, pour objet d'offrir un procédé nouveau de réduction, ou fusion, de ces matières dans lequel on peut travailler plus économiquement des charges très notablement plus gran- des, avec une extraction sensiblement plus forte de zinc et de plus fortes récupérations de formes marchandes de zinc, que dans les procédés actuellement pratiqués jusqu'à pré- sent pour la fusion du zinc.
L'invention offre un procédé industriellement économique et pratique de réduction ou de
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fusion de matières zincifères, dans une chambre réductri- ce sensiblement horizontale et chauffée extérieurement, de préférence d'une manière sensiblement continue et sur une échelle relativement grande, procédé dans lequel il est produit des vapeurs.de zinc métallique capables d'être direc- tement et économiquement condensées en zinc métallique.
Elle offre en outre un appareil ou four à fondre le zinc ayant une chambre réductrice sensiblement horizontale et chauffée extérieurement à travers laquelle la charge subis- sant la réduction est avancée progressivement .
On connait déjà un procédé de réduction d'une charge poreuse d'agglomérés de matières zincifère et ré- ductrice mélangées dans lequel le transfert de chaleur à travers la charge est effectué, en grande partie, par des courants de gaz chauds fluant à travers les vides de la charge. Sous l'un de ses espects, l'invention implique la mise en pratique du procédé déjà connu dans une chambre réductrice sensiblement horizontale et chauffée extérieure- ment à travers laquelle la charge poreuse passe progressi- vement.
Sous un autre aspect elle envisage de faire passer progressivement une charge poreuse d'agglomérés, de matières zincifère et réductrice mélangées à travers une chambre réductrice, sensiblement horizontaleet chauffée extérieure- ment, dans des conditions évitant sensiblement un mouvement relatif des agglomérés individuels et de chauffer la charge, au cours de ce passage, à une température suffisamment éle- vée pour réduire les composés de zinc et volatiliser le zinc métallique résultant, de préférence sans scorification ni fusion de la charge. Les vapeurs de zinc métallique ré- sultantes sont retirées de la chambre réductrice et peuvent être avantageusement condensées en zinc à l'état de métal.
La charge poreuse d'agglomérés de matière zincifère et d'a- gent réducteur carbonacé mélangés peut être supportée, dans
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son passage à travers la chambre réductrice, sur une" sole mobile ou son équivalent. Il est préférable de supporter la charge poreuse sur un lit de fines porté par un tram- porteur mobile se mouvant dans la chambre réductrice et constituant ,en fait, le fond de celle-ci. Bien que l'in- vention puisse être utilisée pour la production de n'impor- te lesquels des produits industriels obtenus dans la fusion du zinc, tels par exemple que le zinc ordinaire du commerce, l'oxyde de zinc, la poussière de zinc ou la poudre bleue, elle présente un avantage spécial lorsqu'on en fait usage pour la production de zinc métallique .
Dans la mise en pratique du procédé de fusion du zinc connut il est important que les agglomérés consti- tuant la charge poreuse ne se brisent ni ne s'effritent, dans leur leur passage à travers la chambre réductrice, car cela engorgerait ou remplirait plus ou moins les vides existant entre les agglomérés, ce qui serait préjudiciable puisque ces vides constituent les passages de gaz porte- chaleur d'où dépend l'efficacité du procédé pour de gran- des chambres de distillation.
Lorsqu'on chauffe du minerai de zinc et un agent réducteur carbonacé, agglomérés, à des températures capables de réduire le zinc et que du zinc distille, les agglomérés passent par diverses phases de tendreté, ou défaut de cohésion entre les particules de minerai, et d'agent réducteur, ce qui les rend ainsi plus ou moins friables ou leur donne plus au moins de tendance à s'effriter. Cette tendreté, ou tendance à l'effritement, est affectée par la nature du minerai, la nature de l'agent réducteur et la nature de tous agents activant la réduction présents, aussi bien que par le liant qui tient ensemble les particules relativement petites composant l'aggloméré.
Elle est également affectée par la façon dont la liaison a été établie aussi bien que par le degré auquel les agglomé- rés sont chauffés dans la chambre réductrice .
Lorsque les particules de l'aggloméré sont liées
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ensemble avec une matière collante comme la houille bitu- meuse, les inconvénients de l'effritement peuvent être .pratiquement éliminée par un choix convenable de minerais et d'agents réducteurs. D'un autre côté, même avec l'excel- lent liant constitué par des matières collantes ou agglu- tinantes, ou rencontre l'inconvénient de l'effritement avec certains types de minerais sulfurés grillés et plus particulièrement avec certains agents d'activation de la réduction, comme le carbonate de sodium, qui ont une ten- dance marquée à détruire un liant cuit ou carbonisé aux températures de réduction du zinc.
Lorsque l'agent réduc- teur est de l'anthracite fin et que le liant est de la liqueur résiduelle, desséchée, de la fabrication du papier par le procédé au bisulfite, une très faible action de cisaillement ou d'abrasion, telle que celle qui pourrait être causée par le retrait des résidus d'une cornue ver- ticale ,est suffisante pour effriter ou pulvériser tout l'aggloméré, spécialement après que la majeure partie du zinca été éliminée.
On voit par conséquent qu*afin d'avoir la plus grande latitude dans le choix des minerais* des agents réducteurs, des agents activant la réduction et des agents de liaison, ou liants, aussi bien que la plus grande liberté dans le chauffage de la charge dans la chambre réductrice, il importe que les agglomérés passent dans le four avec aussi peu d'action de cisaillement ou d'abrasion que possible entre les agglomérés. Cette exigence d'un minimum de forces abrasives et cisaillantes entre les agglomérés d'une charge poreusen'est pas facile à satisfaire dans le cas où, en même temps, il faut que la charge poreuse passe progressi- vement à travers la chambre réductrice .
Le procédé faisant l'objet de la présente in- vention, dans lequel la charge poreuse d'agglomérés est progressivement avancée à travers une chambre réductrice
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sensiblement horizontale pendant qu'elle est supportée, dans un état relativement tranquille, sur une sole en mouvement ,satisfait admirablement à ce que réclame la progression de la charge et, en même temps, permet l'usage de la plus grande variété de minerais, d'agents réducteurs, d'agents activant la réduction et de liants, sans risque de nuire à la porosité désirée de la charge durant son passage dans le four . Dans le procédé de l'invention, les agglomérés progressent, ou avancent ,à travers la chambre réductrice, sensiblement sans frotter les uns sur les autres et il n'y a,
pour produire les fines capables de remplir les vides, que l'abrasion par frottement contre les parois latérales. Plus un four est large, pour une charge donnée quelconque, moins cette abrasion devient importante .
Le passage de la charge poreuse d'agglomérés à travers la chambre réductrice dans des conditions évi- tant sensiblement un mouvement relatif des agglomérés indi- viduels est, par conséquent, un des traits caractéristiques de l'invention. Selon cet aspect de l'invention, la charge poreuse d'agglomérés est passée progressivement à travers la chambre réductrice sans bris notable des agglomérés et sans mouvement relatif notable des agglomérés individuels au cours de ce passage.
Par -mouvement relatif d'agglomérés individuel,%* dans une "charge poreuse d'agglomérés", il faut entendre soit un mouvement de translation, soit un mouvement de rotatio.n, ou un mouvement tant de translation que de rotation, d'un ou plusieurs agglomérés par rapport à d'autres agglomérés quelconques de la charge, mouvement par lequel des forces d'abrasion ou de ruptures sont impo- sées aux agglomérés. En évitant ce mouvement relatif d'ag- glomérés individuels dans leur passage à travers la chambre réductrice, on est à même de faire passer dans le four des agglomérés qui sont relativement très tendres et possèdent
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une tendance prononcée à l'effritement dans les conditions de fonctionnement régnant dans la chambre réductrice.
Le procédé et l'appareil qui font l'objet de l'invention permettent la fusion d'une charge poreuse d'agglomérés, et plus particulièrement d'agglomérés ayant . une tendance prononcée à s'effriter, sans dérangement ni heurt notable des agglomérés individuels. L'invention est particulièrement applicable au traitement d'agglomé- rés de minerai et de houille grasset ou bitumineuse, mélan- gés avec un agent activant la: réduction approprié comme le carbonate de sodium,% L'agent activant la réduction a une tendance prononcée à rendre les agglomérés tendres et susceptibles de s'effriter dans les conditions que l'on rencontre dans la chambre réductrice.
Ces agglomérés après cuisson ou carbonisation à environ 7000 C. sont relativement solides et peuvent être transférés, tout rouges. du four de cuisson ou de carbonisation à l'extré- mité de chargement, sans bris, ni effritement notables*
Toutefois, lorsqu'on fait passer ces agglomérés à travers la chambre de réduction, et spécialement après qu'une pro- portion considérable de leur teneur en zinc en a été distillée, ils deviennent relativement tendres. Parle procédé qui fait l'objet de 1'invention, ces agglomérés sont emmenés ou entraînés à travers la chambre réductrice sensiblement dans la même grosseur et la même forme physi- que que celles qu'ils ont à leur entrée de la trémie de chargement dans la chambre réductrice .
Outre qu'il assure le passage des agglomérés à travers la chambre réductrice sana actions d'abrasion ni de rupture, le procédé de l'invention empêche le tassement des agglomérés dû au heurt de ceux-ci les uns contre les autres. Ce tassement des agglomérés tend à réduire la poro-
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site de la charge et réduit par cela même la vitesse à laquelle de la chaleur peut être transférée à celles des portions de la charge qui sont éloignées de la paroi chauffée de la chambre réductrice.
Le coût de l'agglomération et de la manutention des agglomérés à travers des séchoirs, appareils à cuire ou à carboniser, appareils à désoxyder, etc., avant l'in- troduction des agglomérés dans la chambre réductrice, cons- titue une proportion considérable du coût total de l'opé- ration de réduction. Le procédé de l'invention rend possibles de très sérieuses économies dans le coût de manutention des agglomérés.
Ainsi, lorsqu'on agglomère par briquettage, une sole mobile, ou transporteur à plateaux, constitue un excellent dispositifs de réception pour des briquettes dé- chargées d'une presse à briquetter, et lorsque cette sole mobile ou transporteur à plateaux sert en même temps à supporter les briquettes dans leur passage à travers des séchoirs, appareils à cuire ou à carboniser, ou autres auxiliaires, aussi bien qu'à travers la chambre réductrice, on réalise de très importantes économies dans le coût de l'opération, plus particulièrement dans les frais de surveillance et de main-d'oeuvre et dans le bris des bri- quettes..
Avec le four horizontal de l'invention, la structure de four, les auxiliaires, le récupérateur , l'ap- pareil à désoxyder et autres dépendances peuvent être éta- blis sur des fondations au niveau du sels en relation commode les uns avec le& autres .Certaines économies dans la dépense de construction, de fonctionnement et d'entretien du four deviennent ainsi possibles, en compa- raison avec des fours dans lesquels la chambre réductrice est verticale.
Dans la présente invention, tous les auxi- liaires de terminaison de la. charge, tels que l'appareil d'ag- glomération, les séchoirs, l'appareil à cuire ou carboniser,
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etc., peuvent être au niveau du sol et t(fut"e-r""tent10n qu'exigent ces auxiliaires au autres dépendances du four, peut y être plus facilement et plus économiquement apportée que dans le cas d'un appareil où les auxiliaires ou dépen- dances se trouvent à des niveaux différents.
Lorsqu'on fait usage de fines d'anthracte, ou de poussier d.'anthracite, comme agent réducteur et qu'on fait les agglomérés en briquettant et liant ensemble le minerai et l'anthracite relativement fins au moyen de liqueur résiduelle, desséchée, de la fabrication du papier par le procédé au bisulfite, la chambre de séchage et de désoxydation peut, avantageusement, tiré un prolongement de la chambre réductrice en avant de la zone où les pre- mière. gaz chargés de zinc s'en vont aux condenseurs. Lors- qu'un récupérateur est compris dans l'appareil , la chambre de séchage et de désoxydation peut être chauffée extérieu- rement par les gaz sortant du récupérateur, gaz qui, au- trement, iraient directement à une cheminée.
Si on le désire, les gaz sortant du récupérateur peuvent passer directement sur, ou à travers. les agglomérés qui se trouvent dans la chambre de séchage et de désoxydation.
Les gaz provenant de la chambre de désoxydation, parti- culièrement lorsqu'on fait usage de houille bitumeuse comme agent agglutinant et (ou) réducteur, peuvent être insufflés, ou aspirée* dans la conduite principale de gaz combustible du récupérateur et utilisés pour chauffer le carneau de chauffe de la chambre réductrice. Avec une telle disposition d'appareil, on peut avec avantage disposer une presse à briqueter de manière à faire passer par gra- vité les briquettes, qui en sortent à l'extrémité antérieure de la chambre de séchage et de désoxydation. De préférence, les briquettes sont déchargées de la presse sur¯un crible
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sur lequel elles passent, par gravité, à l'extrémité avant, ou de chargement, de la sole mobile.
Celle-ci s'étend alors d'une façon continue à travers la ou les chambres de séchage, de désoxydation et de réduction de l'appareil. Avec une telle disposition d'appareil, les agglomérés sont soumis au minimum de manutention et de dérangement et il ne faut que peu, et fréquemment pas du tout, de liants.
Les fines qui se trouvent dans le mine- rai et la houille, le mélange intime et la pression de briquettage sont souvent suffisants pour former des agglo- .Mères qui tiendront ensemble durant leur passage à travers les chambres de séchage, de désoxydation et de réduction, où les seuls efforts que rencontrent les agglomérés sont ceux d'une décrépitation ou d'une fracture d'un aggloméré de dedans en dehors à mesure que de la vapeur d'eau, des gaz de réduction et des vapeurs de zinc s'en dégagent.
Lorsqu'on fait usage de houille bitumeuse ou grasse comme agent réducteur, le prolongement antérieur de la sole mobile peut être avantageusement utilisé pour supporter les agglomérés pendant une opération de cuisson, ou carbonisation, et de désoxydation. Ainsi, la charge poreuse d'agglomérés supportée sur une sole mobile, et de préférence sur un lit de fines porté par un transpor- teur en mouvement, avance d'abord à travers une chambre de cuisson et de désoxydation puis à travers une chambre réductrice.
Les températures de cuisson et de désoxydation et le temps de cuisson et de désoxydation sont synchronisés avec l'opération de réduction de façon que les agglomérés soient cuits, ou carbonisés, et désoxydés d'une manière appropriée au moment où ils quittent la chambre de cuisson et de désoxydation et pénètrent dans la chambre réductrice.
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Sur les dessins ci-joints : Fig.1 est un plan de 1$appareil, pour la fusion du zinc, qui fait l'objet de l'invention ; Fig.2 est une élévation en coupe longitudinale suivant 2-2 ,fis,1 et 3 ; Fig.3 est une coupe transversale suivant 3-3, figs.l et 2 ; Fig.4, une coupe transversale suivant 4-4, fig.1 :
Fig.5 eat une élévation, en coupe longitudinale suivant 5-5 ,figs.l et 3, du récupérateur ;
Fig.6 est un plan schématique d'une disposi- tion légèrement modifiée de l'appareil et
Fig.7 est un détail, en élévation en coupe, de l'extrémité de chargement de l'appareil de fig..6 .
L'appareil représenté sur les dessins comprend une chambre réductrice sensiblement horizontale, 10, incorporée dans une structure de four appropriée 11 ayant un carneau de chauffe 12 qui s'étend par-dessus le ciel ou voûte 13 de la chambre réductrice. Des crifices à gaz
14 et 15 traversent la paroi latérale de la structure de four et conduisent, respectivement, de l'air et du gaz com- bustible, préalablement réchauffés d'un récupérateur 16 au carneau 12 où ces gaz sont brûlés, les produits de com- bustion , chauds, résultants, fluant à travers le carneau à un conduit de sortie de gaz 17 communiquant avec le récupérateur .
Le récupérateur est établi le long de l'extré- mité de chargeant du four. De l'air est fourni au récupé- rateur par un tuyau 18 communifquant avec un conduit de distribution longitudinal 19 existant dans la partie infé- rieure du récupérateur. L'air est distribué par le conduit 19 à une multiplicité de passages au conduits verticaux 20.
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De même; du gaz est fourni, par un tuyau 21, à unconduit de distribution 22 et, de là, à une multiplicité de passages ou conduite; verticaux 23. Les passages 20 et 23 sont ménagés dans plusieurs (six dans l'appareil repré- senté ici) parois verticales espacées faites de briques, carreaux, etc. résistant à la chaleur .Les passages verticaux 20 et 23 communiquent, à leurs extrémités supérieures, avec des conduits longitudinaux 24 et 25 respectivement, qui communiquent, à leur tour, avec les orifices 14 et 15. respectivement .
Le récupérateur est pourvu de chicanes horizon- tales contrariées, 26, qui obligent les gaz chauds qu'il reçoit du conduit de sortie 17 du carneau 12 à suivre un chemin en zig-zag dans le parcours qu'ils effectuent à travers le récupérateur pour arriver à un conduit de départ de gaz 27 et à une cheminée 28 communiquant avec celui-ci. Le récupérateur sera en outre pourvu d'ouvertures de nettoyage appropriées (non représentées) pour ses divers passages à gaz .
Le fond de la chambre réductrice 10 est formé par une sole mobile qui, dans l'appareil représenté ici, comprend un transporteur à plateaux 30 portant un lit de fines 31. Dans son passage à travers la chambre réductrice, le transporteur est supporté sur chaque coté par des galets à gorge 32, roulant sur des rails 33, et par des galets intermédiaires 34, roulant sur des rails 35. Il va, bien entendu, sans dire que les galets 32 et 34 sont convenable- ment espacés longitudinalement pour supporter le poids de la charge portée par le transporteur à plateaux. A ses extrémités, ce dernier passe autour de roues de guidage et (ou) de commande appropriées, 36. comme le comprendront les personnes de la partie .
A l'extrémité de chargement du four, une trémie à fines 37, une trémie à agglomérés épuisés 38 et une tré-
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mie à agglomérés frais, 39, sont disposées côte à cote, les trémies 38 et 39 étant pourvues de clocher de fermeture mécanique 40. L'extrémité de décharge de résidus du four est partiellement renfermée par une botte .il pourvue d'une porte extrême 42,normalement ouverte, à travers laquelle on peut commodément examiner l'extrémité de décharge de la sole mobile. la poussière s'élevant des résidus déchargés est, pour la plus grande partie, aspirée dans une cheminée 43,
Un conduit de sortie de gaz 44 communique avec la partie supérieure de la chambre réductrice 10, près de l'extrémité de chargement de celle-ci.
Ce conduit
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/toute e étend transversalement sur sensiblement/la largeur de 7 la chambre réductrice et s*élève à travers le carneau / 2±L et les couches, le recouvrant de matière réfractaire.
.Près de son extrémité supérieure le conduit de sortie 44 communique avec deux prises de gaz 45 reliées aux conden- seurs. Au-dessus de la structure de four, le conduit 44 est entouré par une masse de poussier de houille 46 convena- blement retenue par la structure du condenseur et par une paroi en tôle 47. Un dispositif sensible à la pression, 48, est introduit dans la partie supérieure du conduit 44 et est relié à un manomètre 49 et à un instrument enre- gistreur de pression 50 .
Les condenseurs reliés aux prises de gaz 45 sont du type multitubulaire .Chaque condenseur comprend une chambre distributrice de gaz et collectrice de métal fondu, 51, ayant une entrée de gaz en communication avec la priée de gaz 45 correspondante. La chambre 51 est formée dans un bloc massif de charbon, est sensiblement circulaire en coupe horizontale et est recouverte, sur le dessus, par des blocs de graphite 52 dans lesquels une multiplicité de trous 53 sont forés en cercles concentriques.
Une tour
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ou colonne de condensation multitubulaire est montée sur les blocs de graphite 52,avec sa multiplicité de tubes ou canaux verticaux 54 en communication avec les trous 53 Les tubes 54 sont des tubes de graphite ou de charbon, d'environ 25 à 75 millimètres de diamètre inté- rieur, dont les extrémités inférieures reposent dans des évidements appropriés existant dans le dessus des blocs de graphite 52. Les espaces entre les tubes 54 sont rem- plis de pâte de charbon durcie 55. La tour et le bloc de charbon (formant la chambre 51) sont entourés par une masse de poussier de houille 56 convenablement retenue par une botte en métal 57. Toute la structure du conden- seur est montée sur des roues ou des trucks 58 supportés sur le dessus de la structure du four.
On peut ainsi commo- dément rapprocher et éloigner les condenseurs de leurs positions d'activité par rapport aux prises de gaz 45.
Une hotte en tôle 59 recouvre les extrémités supérieures, au d'évacuation de gaz, de tous les canaux 54. Le bard inférieur de la hotte 59 est enfoui au degré voulu dans le poussier de houille 56 l'entourant. La hotte présente, en haut, une ouverture dans laquelle est introduit un tuyau d'échappement vertical 60 qui est pourvu d'une trappe ou autre valve convenable 61. Un dispositif sensible à la pression, 48' est introduit à l'intérieur de la hotte 59 et est relié à un manomètre 49' et à un instrument en- registreur de pression 50' .
La chambre 51 est pourvue, près de son fond et en face de son entrée de gaz, d'un trou de coulée 62 à travers lequel on peut, de temps à autre, retirer de la chambre le zinc fondu. Le trou de coulée 62 est normalement fermé par un tampon interne en graphite, 63, assujetti à une tige de manoeuvre 64. et par un tampon externe 65 en terre réfractaire ou son équivalent. La chambre. 51 est éga-
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lement pourvue d'une ouverture de netttMe<6. ncrmal.ement fermée, sensiblement en face de son entrée de gaz, Norma- lament, les ouvertures, existant dans la structure du con- denseur, dans lesquelles s'étendent le trou de coulée 62 et l'ouverture de nettoyage 66 sont fermées par des chapeaux 67. en graphite au autre matière appropriée.
Le four représenté sur les dessins est pourvu de deux condenseurs supplémentaires, ce qui fait en tout quatre condenseurs. Les condenseurs supplémentaires sont du même type et de la marne construction que ceux déjà décrits et sont reliés à des prises de gaz 68, communiquant avec la chambre réductrice 10 par des carneaux appropriés ménagés dans les parois latérales de la chambre Les pri- ses de gaz 68 sont situées à toute distance appropriée du conduit de sortie de gaz 44 et, au-dessus de la structure de four 11. sont convenablement isolées par du poussier de houille retenu- par un cadre en tôle :
lA (fig.l). Un isolant constitué par du poussier de houille sera égale- ment placé entre les prises de gaz 68 et les condenseurs une fois que ceux-ci auront été mis en place. Ordinairement la distance entre les prises de gaz 68 et le conduit de sortie 44 sera environ un tiers de la longueur totale du four .Les plateaux du transporteur ,à mesure qu'ils pénè- trent dans la chambre réductrice en se mouvant dans la direction indiquée par la flèche à la fig.2, sont recou- verts d'une couche appropriée de matière fine qui leur est livrée par la trémie 37.
Ses agglomérés travaillés ou épuisés sont livrés sur le lit de fines par la trémie 38 et s'enfouissent en partie dans les fines en empêchant dans la mesure où ils le font, 1* enfouissement des agglo- mérés subissant la réduction. L'agglomération de la charge mélangée, y compris la grosseur, la forme et la résistance
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des agglomérés ainsi que la manière dont ils sont faits, aussi bien que la progression des agglomérés à travers la chambre réductrice sont conduites en vue d'assurer les @ conditions optima pour le transfert rapide de chaleur à travers la charge d'agglomérés par des courants de gaz chauds.
La charge d'agglomérés est livrée par la trémie
39 sur la couche(d'une épaisseur d'à peu près un agglo- mère) d'agglomérés épuisés. La couche d'agglomérés épuisés interposée entre le lit de fines,et la couche d'agglomérés soumis à la réduction assure la porosité voulue de tout le lit de ces derniers agglomérés et, par conséquent, le transpart efficace de chaleur par des courants de gaz chauds à travers le lit des dits agglomérés. Les résidus épuisés et les fines sont déchargés du transporteur à plateaux sur un crible 70 à travers lequel les fines passent tandis que les agglomérés glissent le long du crible et sont emmenés d'une façon appropriée.
La quantité nécessaire de matière fine passant à travers le crible est ramenée à la trémie à fines 37 et une quantité appropriée des agglo- mérés épuisés ou travaillés est ramenée à la trémie 38 .
La chambre réductrice, 10, du four représenté sur les dessins a environ 3 mètres 65 centimètres de large et 18 mètres 30 centimètres de long. On contrôle le chauf- fage de la chambre réductrice en maintenant une tempéra- ture d'environ 1300 à 14000 C. dans le carneau de chauffe 12 dans le voisinage de l'extrémité de chargement-du four et une température d'environ 12000 C. dans ce carneau, dans le voisinage de l'extrémité de décharge du four. Le lit de fines a une épaisseur denviron 15 à 23 centimètres et la charge d'agglomérés, près du milieu de la voûte, une épaisseur d'environ 38 à 46 centimètres. On chargera dans le four environ 30 tonnes d'agglomérés par 24 heures.
Les agglomérés épuisés ou travaillés sont de préférence dé-chargés de la chambre réductrice avec une teneur moyenne
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en zinc n'excédant pas environ six pour cent et, dans les conditions de marche les plus favorables, ce chiffre peut être notablement réduit .
La charge d'agglomérés remplit sensiblement la chambre réductrice au-dessus du lit de fines et de la couche interposée d'agglomérés épuisés et elle est progres- sivement avancée à travers la chambre par le mouvement du transporteur à. plateaux. Le mélange de vapeurs de zinc métallique et d'cxyde de carbone (résultant de la réduc- tion de la matière zincifère contenue dans la charge d'agglomérés) passe de la chambre réductrice, à travers les sorties de gaz 44 et 68 , dans les quatre condenseurs multitubulaires disposés sur le dessus de la structure du four. Sensiblement toutes les vapeurs de zinc peuvent être condensées en zinc métallique dans ces condenseurs.
Dans la pratique réelle, on vise à condenser au moins
90% des vapeurs de zinc en zinc métallique, le restant étant condensé sous la forme de poudre bleus, ou brûlé en formant de l'oxyde de zinc, ces deux produits pouvant être récupérés par des moyens appropriés. De temps à autre, on retire du zinc fondu des condenseurs à travers leurs trous de coulée.
Bans le travail de la charge d'agglomérés, les composés de zinc qui se trouvent dans le minerai ou autre matière zincifère) sont réduits en zinc métallique lorsque le carbone contenu dans l'agent réducteur car- bonacé se combine avec l'oxygène des composés de zinc.
Les vapeurs de. zinc métallique et l'oxyde de carbone ré- sultants constituent les produits gazeux de la réduction et c'est le flux de ces gaz de leurs points de génération dans la charge, à travers les agglomérés, vers la sortie de gaz de la chambre réductrice qui constitue le moyen de transfert efficace de chaleur de la paroi chaude de la
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chambre à travers la charge par des courants de gaz très chauds se mouvant à une vitesse relativement grande.
Il est désirable que les produits gazeux de la réduction, sortant de la chambre réductrice, soient de l'oxyde de carbone et des vapeurs de zinc relativement purs et, pour cette raison, il est désirable de maintenir, à l'intérieur de la chambre réductrice, une atmosphère strictement réductrice. Une caractéristique de l'invention est que le produit gazeux sortant de la chambre réductrice contient des vapeurs de zinc métallique capables d'être directement et économiquement condensées en zinc métalli- que.
Par capables' *être directement condensées en zinc métallique, il faut entendre que, si l'on conduit direc- tement (et sans traitement intermédiaire) le produit gazeux de la chambre réductrice dans un ou plusieurs condenseurs du présent type de four à cornue à zinc, au moins 60% des vapeurs de zinc métallique existant dans le produit gazeux se condensent en zinc métallique. Par capables d'être économiquement condensées en zinc métalli- que, il faut entendre la condensation en zinc métallique d'au moins 60% des vapeurs de zinc métallique contenues dans le produit gazeux avec un nombre raisonnable de condenseurs du présent type de cornue à zinc, par tonne de métal condensé dans un temps donné.
Il va, bien entendu, sans dire que l'on fait ici usage de ce langage simplement pour décrire les qualités du produit gazeux et que cela ne signifie pas nécessairement que les vapeurs de zinc métallique sont, dans la mise en pratique de l'invention, réellement condensées en zinc métallique, par- ce que, comme cela a été dit précédemment, on peut, si on le désire, condenser les vapeurs de zinc métallique conte- nues dans le produit gazeux sortant de la chambre réduc-
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triée, sous la forme de poussière de zinc ou poudre bleue, ou les brûler ou les oxyder en oxyde de zinc pour la peinture, dans les cas ou l'on désire fabriquer ces pro- duits de zinc plutôt que du zinc métallique ordinaire du commerce .
Aux figs.6 et 7 des dessins, on a représenté une disposition d'appareil pour conduire le séchage, la cuisson ou carbonisation, la désoxydation, ou autre trai- tement thermique préliminaire des agglomérés pendant qu'ils sont supportés sur la même sole mobile qui transporte les agglomérés à travers la chambre réductrice. La structure du four est prolongée. à l*extrémité de chargement, pour constituer ,en fait, des prolongements 10' et 12*de la chambre réductrice 10 et du carneau 12. respectivement. Le transporteur à plateaux 30' est, de même, allongé pour s'étendre à. travers les chambres 10 et 10'. Les gaz d'é- chappement du récupérateur 16 sont conduits, par un tuyau
72, au carneau de chauffe 12 .
Le conduit de sortie de gaz 44, s'étendant en travers de toute la largeur du car- neau de chauffe, constitue une cloison entre les oarneaux 12 et 12'.
Une presse à briqueter 74 est montée en un endroit adjacent à l'extrémité de chargement du four, à une hauteur suffisante pour permettre aux briquettes de passer :dans la chambre 10' en grande partie sous l'action de la gravité. Ainsi. les briquettes tombent des rouleaux qui les forment sur un transporteur 75 qui les conduit à un crible incliné, 76 le long duquel elles glissent à un couloir 77 qui les amène sur la couche d'agglomérés épuisés (chargés par la trémie 38 ) détendant par-dessus le lit de fines: 31' (chargées par la trémie 37 ). Le crible 76 et le couloir 77 sont de préférence renfermés .par une caisse en tôle 78.
Une quantité contrôlée de gaz peut être
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retirée du carneau 12 par un tuyau 79 et introduite sous le crible 76 pour eécher ou chauffer préalablement les briquettes , à mesure qu'elles glissent le long de ce crible. La matière passant à travers le crible 76 tombe à travers un conduit 80 et est emmenée d'une façon appropriée. Une cheminée 81 communique avec le carneau pour emmener les gazde chauffage qui s'échappent .
Le fonctionnement de l'appareil représenté aux figs. 6 et 7 sera facilement compris d'après la des- cription qui précède. La charge poreuse d'agglomérés est convoyée à travers la chambre de traitement thermique préliminaire et la chambre réductrice pendant qu'elle est supportée sur une sole mobile et dans des conditions évitant sensiblement tout mouvement relatif d'agglo- mérés individuels. Bans la chambre 10', les agglomérés sont soumis au séchage, cuisson, désoxydation ou autre traitement voulu et sont ensuite avancés directement dans la chambre réductrice 10.
La chambre réductrice est relativement longue dans la direction de la progression de la charge et de largeur assez.considérable. Les dimensions sus-mentionnées: 18 mètres 30 centimètres de long et 3 mètres 65 centimè- tres de large ne sont données qu'à titre d'indication, mais ne doivent pas être considérées comme limitant l'ap- plication de l'invention. Dans certains cas, on trouvera avantageux de construire la chambre réductrice avec une légère inclinaison de l'extrémité de charge*¯ment vers l'extrémité de déchargement.
Une telle inclinaison aide, par l'action de la gravité, le mouvement du transporteur à plateaux, et de la charge qu'il supporte, à travers la chambre et, quand la capacité de la chambre réductrice est relativement grande, on réalise ainsi une économie
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notable dans la consommation de force motrice.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"METHOD AND APPARATUS FOR THE REDUCTION OF ZINCIFEROUS MATERIALS".
The present invention relates to the reduction or smelting of zinciferous materials and, in particular, the object of the invention is to offer a new process for the reduction, or smelting, of these materials in which it is possible to work more economically with very significantly larger loads, with significantly stronger zinc extraction and higher recoveries of commercial forms of zinc, than in the processes currently used to date for zinc smelting.
The invention provides an industrially economical and practical method of reducing or reducing
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smelting zinciferous materials, in a substantially horizontal and externally heated reducing chamber, preferably in a substantially continuous manner and on a relatively large scale, a process in which vapors of metallic zinc capable of being directed are produced. mentally and economically condensed into metallic zinc.
It further provides a zinc melting apparatus or furnace having a substantially horizontal and externally heated reducing chamber through which the charge undergoing reduction is progressively advanced.
A process for reducing a porous charge of agglomerates of mixed zinciferous and reducing materials is already known in which the transfer of heat through the charge is effected, in large part, by hot gas streams flowing through them. empty of the load. In one aspect, the invention involves the practice of the already known process in a substantially horizontal and externally heated reducing chamber through which the porous filler gradually passes.
In another aspect it contemplates gradually passing a porous charge of agglomerates, of mixed zinciferous and reducing materials through a reducing chamber, substantially horizontal and externally heated, under conditions substantially avoiding relative movement of the individual agglomerates and of heating. charging during this passage at a temperature sufficiently high to reduce the zinc compounds and volatilize the resulting metallic zinc, preferably without slagging or melting the charge. The resulting metallic zinc vapors are withdrawn from the reducing chamber and can be advantageously condensed to metal zinc.
The porous load of agglomerates of zinciferous material and carbonaceous reducing agent mixed can be supported, in
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its passage through the reducing chamber, on a bogie or its equivalent. It is preferable to support the porous load on a bed of fines carried by a movable tram-carrier moving in the reducing chamber and constituting, in fact, the Although the invention can be used for the production of any of the industrial products obtained in the smelting of zinc, such as, for example, ordinary commercial zinc, zinc oxide. zinc, zinc dust or blue powder, it has a special advantage when used for the production of metallic zinc.
In the practice of the known zinc smelting process it is important that the agglomerates constituting the porous filler do not break or crumble as they pass through the reducing chamber, as this will clog or fill more or more. minus the voids existing between the agglomerates, which would be detrimental since these voids constitute the heat carrier gas passages on which the efficiency of the process depends for large distillation chambers.
When agglomerated zinc ore and a carbonaceous reducing agent are heated to temperatures capable of reducing zinc and zinc is distilled, the agglomerates go through various phases of tenderness, or lack of cohesion between the ore particles, and reducing agent, which thus makes them more or less friable or gives them more or less tendency to crumble. This tenderness, or tendency to crumble, is affected by the nature of the ore, the nature of the reducing agent and the nature of any reduction activating agents present, as well as by the binder that holds together the relatively small particles that make up chipboard.
It is also affected by how the bond has been established as well as by the degree to which the agglomerates are heated in the reducing chamber.
When the particles of the agglomerate are bound
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together with a sticky material such as bituminous coal, the disadvantages of crumbling can be practically eliminated by a suitable choice of ores and reducing agents. On the other hand, even with the excellent binder constituted by sticky or agglutinating materials, or meets the disadvantage of crumbling with certain types of roasted sulphide ores and more particularly with certain activating agents of reduction, such as sodium carbonate, which have a marked tendency to destroy a binder baked or charred at the zinc reduction temperatures.
When the reducing agent is fine anthracite and the binder is residual, desiccated liquor from papermaking by the bisulfite process, very little shearing or abrasion action, such as that which could be caused by the removal of residues from a vertical retort, is sufficient to crumble or pulverize all the agglomerate, especially after most of the zinc has been removed.
It can therefore be seen that in order to have the greatest latitude in the choice of ores * reducing agents, reduction activating agents and binding agents, or binders, as well as the greatest freedom in heating the material. load in the reducing chamber, it is important that the agglomerates pass through the furnace with as little shearing or abrasion action as possible between the agglomerates. This requirement of a minimum of abrasive and shearing forces between the agglomerates of a porous filler is not easily satisfied in the case where, at the same time, the porous filler must be passed gradually through the reducing chamber.
The process forming the object of the present invention, in which the porous filler of agglomerates is progressively advanced through a reducing chamber
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substantially horizontal while supported, in a relatively quiet state, on a moving hearth, satisfies admirably the demands of the progress of the load and, at the same time, allows the use of the widest variety of minerals, reducing agents, reduction activating agents and binders, without the risk of adversely affecting the desired porosity of the load during its passage through the furnace. In the process of the invention, the agglomerates progress, or advance, through the reducing chamber, substantially without rubbing on each other and there is no
to produce the fines capable of filling voids, that abrasion by friction against the side walls. The larger a furnace, for any given load, the less this abrasion becomes.
Passage of the porous charge of agglomerates through the reducing chamber under conditions substantially avoiding relative movement of the individual agglomerates is, therefore, a feature of the invention. According to this aspect of the invention, the porous filler of agglomerates is passed gradually through the reducing chamber without significant breakage of the agglomerates and without significant relative movement of the individual agglomerates during this passage.
By -relative movement of individual agglomerates,% * in a "porous charge of agglomerates" is understood to mean either a translational movement, or a rotational movement, or a movement of both translation and rotation, of one or more agglomerates relative to any other agglomerates in the load, a movement by which abrasion or breakage forces are imposed on the agglomerates. By avoiding this relative movement of individual agglomerates in their passage through the reducing chamber, it is possible to pass through the furnace agglomerates which are relatively very soft and possess
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a pronounced tendency to crumble under the operating conditions prevailing in the reducing chamber.
The method and apparatus which form the subject of the invention allow the melting of a porous charge of agglomerates, and more particularly of agglomerates having. a pronounced tendency to crumble, without disturbance or noticeable impact of the individual agglomerates. The invention is particularly applicable to the treatment of agglomerates of ore and stifle or bituminous coal, mixed with a suitable reduction activating agent such as sodium carbonate,% The reduction activating agent has a pronounced tendency in making the agglomerates soft and liable to crumble under the conditions encountered in the reducing chamber.
These agglomerates after cooking or carbonization at about 7000 C. are relatively solid and can be transferred, all red. from the baking or carbonization oven to the loading end, without noticeable breakage or crumbling *
However, when these agglomerates are passed through the reduction chamber, and especially after a considerable portion of their zinc content has been distilled off, they become relatively soft. By the process which is the object of the invention, these agglomerates are led or entrained through the reducing chamber in substantially the same size and the same physical form as they have at their entry from the loading hopper into. the reducing chamber.
Besides ensuring the passage of the agglomerates through the reducing chamber without abrasion or breaking actions, the method of the invention prevents the settling of the agglomerates due to the collision of the latter against one another. This settling of the agglomerates tends to reduce the poro-
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load site and thereby reduces the rate at which heat can be transferred to those portions of the load which are remote from the heated wall of the reducing chamber.
The cost of agglomeration and handling of agglomerates through dryers, cooking or carbonizing apparatus, deoxidizing apparatus, etc., before the introduction of agglomerates into the reducing chamber, constitutes a considerable proportion. of the total cost of the reduction operation. The process of the invention makes possible very serious savings in the cost of handling the agglomerates.
Thus, when agglomerating by briquetting, a bogie, or tray conveyor, constitutes an excellent receiving device for briquettes unloaded from a briquetting press, and when this bogie or tray conveyor is used at the same time. to support the briquettes in their passage through dryers, cooking or carbonizing devices, or other auxiliaries, as well as through the reducing chamber, very significant savings are made in the cost of the operation, more particularly in the costs of supervision and labor and in the breakage of briquettes.
With the horizontal furnace of the invention, the furnace structure, auxiliaries, recuperator, deoxidizing apparatus and other dependencies can be established on salt-level foundations in convenient relation to each other. Some savings in the cost of constructing, operating and maintaining the furnace thus become possible, compared with furnaces in which the reducing chamber is vertical.
In the present invention, all of the termination aids. load, such as the agglomeration apparatus, dryers, the baking or carbonizing apparatus,
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etc., can be at ground level and t (was "er" "tent10n required by these auxiliaries to other dependencies of the furnace, can be more easily and more economically provided than in the case of an appliance where the auxiliaries or dependencies are found at different levels.
When using anthracite fines, or anthracite dust, as a reducing agent and making agglomerates by briquetting and binding together the relatively fine ore and anthracite by means of residual, desiccated liquor, In papermaking by the bisulfite process, the drying and deoxidation chamber may advantageously be drawn as an extension of the reducing chamber forward of the area where the first. Zinc-laden gases go to the condensers. When a recuperator is included in the apparatus, the drying and deoxidation chamber can be heated externally by the gases leaving the recuperator, gases which, otherwise, would go directly to a chimney.
If desired, the gases leaving the recuperator can pass directly onto, or through. the agglomerates which are in the drying and deoxidation chamber.
The gases from the deoxidation chamber, especially when bituminous coal is used as a binding and / or reducing agent, can be blown into, or sucked * into, the main fuel gas line of the recuperator and used to heat the tank. reducing chamber heating flue. With such an arrangement of the apparatus, it is advantageously possible to arrange a briquetting press so as to pass by gravity the briquettes, which exit therefrom at the anterior end of the drying and deoxidation chamber. Preferably, the briquettes are unloaded from the press onto a screen
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on which they pass, by gravity, to the front end, or loading, of the bogie.
This then extends continuously through the drying, deoxidation and reduction chamber or chambers of the apparatus. With such an arrangement of the apparatus, the agglomerates are subjected to the minimum of handling and disturbance and little, and frequently at all, binders are required.
The fines in the ore and the coal, the intimate mixing and the briquetting pressure are often sufficient to form agglomerates which will hold together as they pass through the drying, deoxidation and reduction chambers. , where the only stresses encountered by agglomerates are those of a decrepitation or fracture of an agglomerate from the inside out as water vapor, reduction gases and zinc vapors escape. clear.
When bituminous or fatty coal is used as a reducing agent, the front extension of the bogie can be advantageously used to support the agglomerates during a cooking, or carbonization, and deoxidation operation. Thus, the porous charge of agglomerates supported on a bogie, and preferably on a bed of fines carried by a moving conveyor, advances first through a cooking and deoxidation chamber and then through a reducing chamber. .
The cooking and deoxidizing temperatures and the cooking and deoxidizing time are synchronized with the reduction operation so that the agglomerates are cooked, or charred, and deoxidized in an appropriate manner as they leave the cooking chamber. and deoxidation and enter the reducing chamber.
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In the attached drawings: Fig.1 is a plan of $ 1 apparatus for melting zinc, which is the subject of the invention; Fig.2 is an elevation in longitudinal section along 2-2, fis, 1 and 3; Fig.3 is a cross section along 3-3, figs.l and 2; Fig. 4, a cross section along 4-4, fig. 1:
Fig.5 is an elevation, in longitudinal section along 5-5, figs.l and 3, of the recuperator;
Fig. 6 is a schematic plan of a slightly modified arrangement of the apparatus and
Fig.7 is a detail, in sectional elevation, of the loading end of the apparatus of fig..6.
The apparatus shown in the drawings comprises a substantially horizontal reducing chamber, 10, incorporated into a suitable furnace structure 11 having a heating flue 12 which extends over the ceiling or roof 13 of the reducing chamber. Gas crifices
14 and 15 pass through the side wall of the furnace structure and conduct, respectively, air and fuel gas, preheated from a recuperator 16 to the flue 12 where these gases are burnt, the combustion products , hot, resulting, flowing through the flue to a gas outlet duct 17 communicating with the recuperator.
The recuperator is established along the load end of the furnace. Air is supplied to the recuperator by a pipe 18 communicating with a longitudinal distribution duct 19 existing in the lower part of the recuperator. The air is distributed through the duct 19 to a multiplicity of passages in the vertical ducts 20.
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Likewise; gas is supplied, by a pipe 21, to a distribution duct 22 and, from there, to a multiplicity of passages or duct; vertical 23. Passages 20 and 23 are formed in several (six in the apparatus shown here) spaced apart vertical walls made of bricks, tiles, etc. heat resistant. The vertical passages 20 and 23 communicate, at their upper ends, with longitudinal conduits 24 and 25 respectively, which in turn communicate with the orifices 14 and 15. respectively.
The recuperator is provided with thwarted horizontal baffles, 26, which force the hot gases which it receives from the outlet duct 17 of the flue 12 to follow a zig-zag path in the path which they make through the recuperator to arrive at a gas outlet duct 27 and at a chimney 28 communicating therewith. The recuperator will also be provided with suitable cleaning openings (not shown) for its various gas passages.
The bottom of the reducing chamber 10 is formed by a bogie which, in the apparatus shown here, comprises a tray conveyor 30 carrying a bed of fines 31. In its passage through the reducing chamber, the conveyor is supported on each. side by grooved rollers 32, rolling on rails 33, and by intermediate rollers 34, rolling on rails 35. It goes, of course, without saying that the rollers 32 and 34 are suitably spaced longitudinally to support the load. weight of the load carried by the platform transporter. At its ends, the latter passes around appropriate guide and / or control wheels, 36. as will be understood by those in the game.
At the loading end of the furnace, a fines hopper 37, a spent agglomerates hopper 38 and a hopper for
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Fresh agglomerated crumbs, 39, are arranged side by side, the hoppers 38 and 39 being provided with a mechanical closing bell tower 40. The residue discharge end of the furnace is partially enclosed by a boot .il provided with an end door 42, normally open, through which the discharge end of the bogie can be conveniently viewed. the dust rising from the discharged residues is, for the most part, sucked into a chimney 43,
A gas outlet duct 44 communicates with the upper part of the reducing chamber 10, near the loading end thereof.
This leads
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/ all e extends transversely over substantially / the width of the reducing chamber and rises through the flue / 2 ± L and the layers, covering it with refractory material.
Near its upper end, the outlet duct 44 communicates with two gas outlets 45 connected to the condensers. Above the furnace structure, the duct 44 is surrounded by a mass of coal dust 46 suitably retained by the structure of the condenser and by a sheet metal wall 47. A pressure sensitive device, 48, is introduced. in the upper part of the duct 44 and is connected to a manometer 49 and to a pressure recording instrument 50.
The condensers connected to the gas intakes 45 are of the multitubular type. Each condenser comprises a gas distributor and molten metal collector chamber, 51, having a gas inlet in communication with the corresponding gas inlet 45. The chamber 51 is formed in a solid block of coal, is substantially circular in horizontal section and is covered, on the top, by blocks of graphite 52 in which a multiplicity of holes 53 are drilled in concentric circles.
A tower
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or multitubular condensing column is mounted on the graphite blocks 52, with its multiplicity of vertical tubes or channels 54 in communication with the holes 53 The tubes 54 are graphite or carbon tubes, about 25 to 75 millimeters in diameter interior, the lower ends of which rest in suitable recesses existing in the top of the graphite blocks 52. The spaces between the tubes 54 are filled with hardened coal paste 55. The tower and the coal block (forming the chamber 51) are surrounded by a mass of coal dust 56 suitably retained by a metal boot 57. The entire condenser structure is mounted on wheels or trucks 58 supported on top of the kiln structure.
It is thus conveniently possible to bring the condensers closer and further away from their operating positions with respect to the gas outlets 45.
A sheet metal hood 59 covers the upper ends, at the gas discharge, of all the channels 54. The lower hood of the hood 59 is buried to the desired degree in the coal dust 56 surrounding it. The hood has, at the top, an opening into which is introduced a vertical exhaust pipe 60 which is provided with a hatch or other suitable valve 61. A pressure sensitive device, 48 'is introduced inside the hood. hood 59 and is connected to a manometer 49 'and to a pressure recording instrument 50'.
The chamber 51 is provided, near its bottom and opposite its gas inlet, with a taphole 62 through which the molten zinc can, from time to time, be withdrawn from the chamber. The taphole 62 is normally closed by an internal graphite plug 63, secured to an operating rod 64. and by an external plug 65 of refractory earth or its equivalent. Bedroom. 51 is also
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lely provided with a netttMe <6 opening. Normally closed, substantially in front of its gas inlet, normally the openings existing in the structure of the condenser into which the taphole 62 and the cleaning opening 66 extend are closed by caps 67. of graphite to another suitable material.
The furnace shown in the drawings is provided with two additional condensers, making a total of four condensers. The additional condensers are of the same type and construction as those already described and are connected to gas outlets 68, communicating with the reducing chamber 10 by suitable flues formed in the side walls of the chamber. 68 are located at any suitable distance from the gas outlet duct 44 and, above the furnace structure 11. are suitably insulated by coal dust retained by a sheet metal frame:
lA (fig.l). An insulation consisting of coal dust will also be placed between the gas intakes 68 and the condensers once the latter have been fitted. Usually the distance between the gas intakes 68 and the outlet duct 44 will be about one-third of the total length of the furnace. The conveyor plates, as they enter the reducing chamber in the direction indicated by the arrow in fig. 2, are covered with a suitable layer of fine material which is delivered to them by the hopper 37.
Its worked or spent agglomerates are delivered to the bed of fines through hopper 38 and partially burrow into the fines preventing, as they do, the burial of the agglomerates undergoing reduction. Agglomeration of the mixed load, including size, shape and strength
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The agglomerates as well as the manner in which they are made, as well as the progression of the agglomerates through the reducing chamber are conducted in order to ensure the optimum conditions for the rapid transfer of heat through the load of agglomerates by streams. of hot gases.
The load of agglomerates is delivered by the hopper
39 on the layer (about one chip thick) of spent agglomerates. The layer of spent agglomerates interposed between the bed of fines, and the layer of agglomerates subjected to the reduction ensures the desired porosity of the entire bed of the latter agglomerates and, therefore, the efficient transfer of heat by gas streams. hot through the bed of said agglomerates. Spent residues and fines are discharged from the tray conveyor onto a screen 70 through which the fines pass as the agglomerates slide down the screen and are appropriately taken.
The required amount of fine material passing through the screen is returned to the fine hopper 37 and an appropriate amount of the spent or worked aggregates is returned to the hopper 38.
The reducing chamber, 10, of the furnace shown in the drawings is approximately 3 meters 65 centimeters wide and 18 meters 30 centimeters long. The heating of the reducing chamber is controlled by maintaining a temperature of approximately 1300 to 14000 C. in the heating flue 12 in the vicinity of the charging end of the furnace and a temperature of approximately 12000 C. in this flue, in the vicinity of the discharge end of the furnace. The bed of fines is about 15 to 23 centimeters thick and the sinter filler near the middle of the arch is about 38 to 46 centimeters thick. Approximately 30 tonnes of agglomerates per 24 hours will be loaded into the furnace.
The spent or worked agglomerates are preferably unloaded from the reducing chamber with an average content
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zinc not exceeding about six per cent, and under the most favorable operating conditions this figure may be markedly reduced.
The charge of agglomerates 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. trays. The mixture of vapors of metallic zinc and carbon dioxide (resulting from the reduction of the zinciferous material contained in the charge of agglomerates) passes from the reducing chamber, through the gas outlets 44 and 68, into the four multitubular condensers arranged on top of the furnace structure. Substantially all zinc vapors can be condensed to metallic zinc in these condensers.
In real practice, we aim to condense at least
90% of the zinc vapors into metallic zinc, the remainder being condensed in the form of blue powder, or burnt to form zinc oxide, these two products being able to be recovered by appropriate means. From time to time, molten zinc is removed from the condensers through their tap holes.
In the work of the charge of agglomerates, the compounds of zinc which are found in the ore or other zinciferous material) are reduced to metallic zinc when the carbon contained in the carbonaceous reducing agent combines with the oxygen of the compounds. zinc.
The vapors of. metallic zinc and the resulting carbon monoxide constitute the gaseous products of the reduction and it is the flow of these gases from their points of generation in the feed, through the agglomerates, towards the gas outlet of the reducing chamber which is the efficient means of transferring heat from the hot wall of the
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chamber through the charge by very hot gas streams moving at a relatively high speed.
It is desirable that the gaseous products of reduction exiting the reducing chamber be relatively pure carbon monoxide and zinc vapors and, for this reason, it is desirable to maintain within the chamber reducing, a strictly reducing atmosphere. One characteristic of the invention is that the gaseous product leaving the reducing chamber contains metallic zinc vapors capable of being directly and economically condensed into metallic zinc.
By capable of being directly condensed into metallic zinc, it is meant that, if the gaseous product of the reducing chamber is conducted directly (and without intermediate treatment) into one or more condensers of the present type of retort furnace. zinc, at least 60% of the metallic zinc vapors existing in the product gas condense to metallic zinc. By capable of being economically condensed into metallic zinc is meant the condensation into metallic zinc of at least 60% of the metallic zinc vapors contained in the gaseous product with a reasonable number of condensers of this type of zinc retort. , per tonne of metal condensed in a given time.
It goes, of course, without saying that this language is used here simply to describe the qualities of the gaseous product and that this does not necessarily mean that the vapors of metallic zinc are, in the practice of the invention. , actually condensed into metallic zinc, because, as has been said previously, it is possible, if desired, to condense the vapors of metallic zinc contained in the gaseous product leaving the reduction chamber.
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sorted, in the form of zinc dust or blue powder, or burn or oxidize them to zinc oxide for painting, in cases where it is desired to make these products of zinc rather than ordinary commercial zinc metal .
In Figs. 6 and 7 of the drawings there is shown an arrangement of apparatus for carrying out the drying, baking or carbonization, deoxidation, or other preliminary heat treatment of the agglomerates while they are supported on the same bogie hearth. which transports the agglomerates through the reducing chamber. The structure of the oven is extended. at the loading end, to constitute, in fact, extensions 10 'and 12 * of the reducing chamber 10 and the flue 12. respectively. The tray conveyor 30 'is, likewise, extended to extend to. through chambers 10 and 10 '. The exhaust gases from the recuperator 16 are conducted through a pipe
72, to the heating flue 12.
The gas outlet duct 44, extending across the entire width of the heating flue, forms a partition between the flanges 12 and 12 '.
A briquetting press 74 is mounted at a location adjacent to the loading end of the furnace, at a height sufficient to allow the briquettes to pass: into chamber 10 'largely under the action of gravity. So. the briquettes fall from the rolls which form them onto a conveyor 75 which leads them to an inclined screen, 76 along which they slide to a passage 77 which brings them onto the layer of spent agglomerates (loaded by the hopper 38) relaxing by- above the bed of fines: 31 '(loaded by the hopper 37). The screen 76 and the passage 77 are preferably enclosed by a sheet metal box 78.
A controlled amount of gas can be
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withdrawn from the flue 12 by a pipe 79 and introduced under the screen 76 to dry or preheat the briquettes, as they slide along this screen. Material passing through screen 76 falls through conduit 80 and is conveyed in a suitable manner. A chimney 81 communicates with the flue to carry the heating gases which escape.
The operation of the apparatus shown in figs. 6 and 7 will be readily understood from the foregoing description. The porous charge of agglomerates is conveyed through the pre-heat treatment chamber and the reducing chamber while supported on a bogie and under conditions substantially avoiding any relative movement of individual agglomerates. In chamber 10 ', the agglomerates are subjected to drying, baking, deoxidation or other desired treatment and are then advanced directly into reducing chamber 10.
The reducing chamber is relatively long in the direction of the progress of the load and of fairly considerable width. The above-mentioned dimensions: 18 meters 30 centimeters long and 3 meters 65 centimeters wide are given only as an indication, but should not be considered as limiting the application of the invention. In some cases, it will be found advantageous to construct the reducing chamber with a slight inclination from the loading end towards the unloading end.
Such a tilt helps, by the action of gravity, the movement of the platen conveyor, and the load it supports, through the chamber and, when the capacity of the reducing chamber is relatively large, thus a reduction is achieved. economy
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notable in the consumption of motive power.
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