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"FOUR DE TRAITEMENT THERMIQUE A L'ABRI DE L'AIR,,
Le présent brevet a pour objet un four de traitement thermique à l'abri de l'air particulièrement destiné -pour tout espèce de traitement thermique de matières pulvérulentes à l'abri de l'air(réduction ou distillation) notamment la réduction des minerais de métaux volatils tel que le mercure, le plomb, le zinc etc.. Le four envisagé conviendra particuliè- rement bien pour la production continue du zinc, dont la volatilisation et la condensation s'effectuent l'abri de l' air.
Le four faisant l'objet du présent brevet d'invention est caractérisé par la continuité de l'opération à laquelle il est destiné du fait qu'il est pourvu d'un chargement par gravité amenant la matière à traiter sur une sole chaufr
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fée à double pente et d'une vidange des matières traitées, au moyen de trémies et goulottes, les orifices de chargement et de vidange étant toujours maintenus en charge- afin d'effectuer le processus de l'opération l'abri de l'air.
D'autres détails caractéristiques propres au four envisagé seront exposés dans la partie descriptive ci-dessous.
Les dessins annexés se rapportent à un four pour l'ob- tenticn du zinc comprenant quatre éléments de four formant un massif,chaque élément de four comprenant une chambre de combustion, deux chambres de réduction, deux chambres de condensation, et deux chambres de récupération, toutes les chambres correspondant étant accolées les unes aux autres, pour ne former qu'un seul massif.
A cet effet les dessins annexés représentent:
La fig.I une vue extérieure latérale et en élévation du four, comprenant quatre compartiments identiques disposés l'un à la suite de l'autre.
La fig.2 des coupes en élévation dans un four de l'espèce envisagée, la partie gauche du dessin suivant I-I',fig.I, et la partie droite une coupe suivant la ligne brisée II,II', II" fig.I.
La fig. 3 une coupe partielle en élévation dans la partie gauche du four suivant III-III',fig.2,
La fig.4 une coupe partielle en élévation dans l'axe du four suivant IV-IV',fig.2.
Le fig. 5 une coupe partielle en élévation de la partie droite du four suivant V-V' fig.2.
En se reportant aux figures ci-dessus, le four préconisé est du type four chambres comportant une chambre de combustion 1 ,deux chambres de réduction 2 ,deux chambres de condensation 3 et facultativement deux chambres de récupération de chaleur 7.
L'ensemble forme ainsi un massif.
Au dessus de celui-ci se trouve l'aire de chargement 20 où le minerai mélangé au réductif, est amené par deswagonnets
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réglées par les vannes 31. et versé dans des trémies I9!s'êtendant sur toute la longueur d'un élémentde four ou du massif dans le cas envisagé. La char- ge descend par son poids dans une cheminée 8 et arrive au faite d'une sole à deux versants 4 sur lesquels elle s'étend en 9 en prenant la forme et la pentede son talus naturel. L'angle à la base de celui-ci est compris entre 50 et 60 , tandis que l'inclinaison de la sole 4 est de 45 environ. Le minerai est porté à sa température de réduction ( I000 température de la chambre de réduction) par la combustion dans la chambre 1 sous la sole 4.
Au fur et à mesure que le minerai se réduit, il diminue de volume, le talus de charge se tasse et glisse sur la pente ce qui permet à une nouvelle charge de descendre.
Le débit et la chauffe du four sont réglés de telle façon qu'arrivée au bas de la sole 4 la charge soit complètement ré- duite. De là, elle est évacuée par deux cheminées évasées 10 qui la conduisent dans une goulotte 11 qui doit être constam- ment remplie pour éviter les rentrées d'air et dont on extrait le trop plein par une trémie 26.
Les vapeurs de zinc émises par la réduction remnlissent les chambres de réduction 2 et s'échappent en même temps que les gaz produits dans les chambres de condensation 3 par des con- duits verticaux 18 ménagés au sommet de la voûte des chambres 2.
Le zinc se condense dans les chambres 3 sous forme li- quide grâce à la température qui y est maintenue vers 500 par le refroidissement produit par la circulation d'air frais dans les cameaux latéraux 14 et 14' . Les condenseurs 3 s'étendent sur toute la longueur du massif et le zinc liquide est soutiré à une extrémité par un orifice de coulée 27 pourvue d'un obtura- teur 28 après avoir été écumé par une ouverture 31 ménagée à hauteur normale du bain. La partie supérieure des condenseurs 3 est remplie de gaz provenant de la réduction tels que CO,CO2,
N2, CH4 etc.. qui après la séparation des vapeurs de zinc sont
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repris pour servir de combustible et amenés dans la chambre de combustion 1 par des conduits16.
Ces gaz à une température moyenne de 500 sont repris à une extrémité du four et sont amenés dans la chambre 1 après s'être mélangés au gaz de gazogène servant de combustible et portés à 750 en traversant l'un des régénérateurs 7 placés sous le massif et chauffés par des gaz brûlés -orovenant de la chambre 1.
Ces régénérateurs facultatifs au nombre de deux travaillent en alternance:pendant que l'un d'eux est en chauffage, l'autre se refroidit par le passage du gaz frais venant du gazogène. L'inversion de rôles se fait par des vannes 29 et 30 situées dans le sous sol aux extrémités du massif.D'un côté, on a l'arrivée du gaz frais par la conduite 32, de l'autre on a l'évacuation des gaz brûlés sortant du régénérateur de chauffage 7 par la cheminée 33.
Cette dernière est une cheminée à tirage naturel provoquant dans les chambres combustion 1 une dépression qui aspire le gaz frais du régénérateur tel que 7 en refroidissement, par les conduits 12 et 12' et l'air comburant échauffé des carneaux 14 et 14' par les conduits 15 et 13.
La chambre de combustion 1 située sous la sole 4 à double pente , 8 la forme d'une voûte d'axe incliné s'appuyant sur les cloisons séparant les compartiments.- Les orifices d'arrivée de gaz par 12 et d'air par 15 et 13 sont juxtaposés et disposés de façon que la flamme soit projetée contre la sole jusqu'au sommet de celle-ci. Ces orifices sont réglables par une vanne 23 mobile qu'on manoeuvre de l'extérieur de façon que par une chauffe appropriée les chambres de réduction 2, soient en légère surpres- sicn.Les gaz brûlés arrivés au sommet de la chambre 1 redescendent en se refroidissant et par les orifices 5 pénètrent dans le conduit de cheminée 6,d'où après avoir alternativement traversé les chambres de récupération celles que 7 s'évacuent par la cheminée 33.
En 25 se trouvent des regards débouchant dans la cheminée d'évacuation des cendres et permettant ainsi le contrôle du ni- veau de celles-ci.
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Le débit du gaz de gazogène est réglé par les vannes 24.
L'aire de coulée est représentée par 34, l'aire de travail du four par 35 et le sous sol ou circulent les wagonnets destinés l'évacuation des cendres provenant des trémies 26,par 36.
En 22, se trouvent des ouvertures destinées au nettoyage de la sole au moyen de râbles ou tiges d'acier.
La mise en marche du four s'opérera comme suit:
La mise à feu peut se faire en amenant un mélange d'air et de gaz' de gazogène dans la chambre de combustion 1 , ou en faisant passer du gaz de gazogène sous pression à tra- vers les régénérateurs 7 et en insufflant de l'air dans les carneaux 14-14'.
On pourra suivre le processus suivant:
1) On remplira la sole 4 de mélange à réduire jusqu' obstruer complètement les trémies d'évacuation 26 des cendres et la trémie de chargement 19.
2) On soufflera par exemple du gaz de gazogène dans la chambre 1 au moyen de tuyaux passant par les orifices 25-' .La dépression produite dans la chambre de combustion par l'arrivée du gaz provoquera un appel d'air dans les carneaux 14 longeant les condenseurs 3.
3) Au fur et à, mesure que la sole 4 s'échauffera le tirage de la cheminée 33 ira en croissant et la réduction commencera. En réduisant progressivement la quantité de gaz soufflés, les gaz de la réduction seront aspirés dans la chambre combustion 1 et amorceront le régime normal du four. A part'ir de ce moment l'alimentation en gaz se fera par l'un des régénérateurs 7 et l'on retirera les tuyaux d'adduction introduits en 23. On mesurera si possible les températures dans les différentes parties du four et on agira sur les débits de charge et de gaz pour amener progressivement les températures de régime. On fera des analyses des cendres et de gaz brûlés.
Les dimensions du four étant calculées pour une production
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déterminée, le four sera en régime normal lorsque les différentes parties seront à une température convenable pour la bonne marche de la réduction e. lorsque l'introduction et l'àvacuation du minerai se feront d'une façon régulière. Le contrôle industriel des températures pourra se taire par des pyromètres électriques ou nar des indicateurs de température.
Connaissant!, par la pratique le temps nécessaire à la réduction d'une charge du four, le service des ouvriers pourra être organisé en conséquence.
Il va de soi que la nature des matériaux employés sera chaque fois appropriéeà la destination du four qui recevra comme déjà mentionné les dimensions en rapport avec la production envisagée.
D'autres accessoires concernant l'agencement du four, tels que vannes à gaz ou autres, obturateurs ,dispositifs de chargement et d'évacuation pourront varier comme il convientr sans que pour cela on s'écarte du cadre du domaine du présent brevet pouvant secaractériser par ce qui suit:
REVENDICATIONS
I) Foùr de traitement thermique à l'abri de l'air, caractérisé par la continuité de la production obtenue par un chargement par gravité du fait que, d'une part, le chargement proprement dit est effectu4par une trémie toujours en charge située la partie supérieure du four, amenant le minerai ou autre matière à réduire sur une sole a deux ou plusieurs pentes, d'autre part que la vidange des cendres est effectuée à la base four au moyen de trémies et goulottes ou autres moyens appropriés.
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"THERMAL TREATMENT OVEN SHIELDED FROM THE AIR,
The present patent relates to a heat treatment furnace sheltered from air particularly intended for any kind of thermal treatment of powdery materials sheltered from air (reduction or distillation), in particular the reduction of ores from volatile metals such as mercury, lead, zinc, etc. The furnace envisaged will be particularly suitable for the continuous production of zinc, the volatilization and condensation of which takes place in the absence of air.
The furnace forming the subject of this invention patent is characterized by the continuity of the operation for which it is intended owing to the fact that it is provided with a loading by gravity bringing the material to be treated on a heated floor.
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fairy with double slope and an emptying of the treated materials, by means of hoppers and chutes, the loading and emptying holes being always kept in charge - in order to carry out the process of the operation sheltered from the air .
Other characteristic details specific to the envisaged furnace will be set out in the descriptive part below.
The accompanying drawings relate to a furnace for obtaining zinc comprising four furnace elements forming a solid, each furnace element comprising a combustion chamber, two reduction chambers, two condensation chambers, and two recovery chambers. , all the corresponding chambers being contiguous to each other, to form a single massif.
To this end, the accompanying drawings represent:
Fig.I an exterior side view and in elevation of the oven, comprising four identical compartments arranged one after the other.
Fig. 2 of the sections in elevation in an oven of the species envisaged, the left part of the drawing according to I-I ', fig.I, and the right part a section along the broken line II, II', II "fig .I.
Fig. 3 a partial section in elevation in the left part of the following furnace III-III ', fig. 2,
Fig.4 a partial section in elevation along the axis of the furnace along IV-IV ', fig.2.
Fig. 5 a partial sectional elevation of the right part of the oven along V-V 'fig.2.
With reference to the figures above, the recommended oven is of the chamber oven type comprising a combustion chamber 1, two reduction chambers 2, two condensation chambers 3 and optionally two heat recovery chambers 7.
The whole thus forms a massif.
Above this is the loading area 20 where the ore mixed with the reductive is brought by wagons
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regulated by the valves 31. and poured into hoppers I9! extending over the entire length of a furnace element or of the bed in the case considered. The load goes down by its weight in a chimney 8 and arrives at the end of a sole with two slopes 4 on which it extends at 9, taking the shape and the slope of its natural slope. The angle at the base thereof is between 50 and 60, while the inclination of the sole 4 is approximately 45. The ore is brought to its reduction temperature (1000 temperature of the reduction chamber) by combustion in chamber 1 under the floor 4.
As the ore is reduced, it decreases in volume, the charge slope settles and slides down the slope allowing a new charge to descend.
The flow rate and the heating of the oven are regulated in such a way that, when reaching the bottom of the floor 4, the load is completely reduced. From there, it is evacuated by two flared chimneys 10 which lead it into a chute 11 which must be constantly filled in order to avoid the inflow of air and from which the overflow is extracted through a hopper 26.
The zinc vapors emitted by the reduction return to the reduction chambers 2 and escape at the same time as the gases produced in the condensation chambers 3 through vertical pipes 18 formed at the top of the vault of the chambers 2.
The zinc condenses in the chambers 3 in liquid form thanks to the temperature which is maintained there at around 500 by the cooling produced by the circulation of fresh air in the side cams 14 and 14 '. The condensers 3 extend over the entire length of the mass and the liquid zinc is withdrawn at one end through a pouring orifice 27 provided with a shutter 28 after having been skimmed through an opening 31 formed at the normal height of the bath. The upper part of the condensers 3 is filled with gases coming from the reduction such as CO, CO2,
N2, CH4 etc .. which after the separation of the zinc vapors are
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taken again to serve as fuel and brought into the combustion chamber 1 by ducts 16.
These gases at an average temperature of 500 are taken up at one end of the furnace and are brought into chamber 1 after having mixed with the gasifier gas serving as fuel and brought to 750 by passing through one of the regenerators 7 placed under the mass. and heated by flue gases from chamber 1.
These optional regenerators, two in number, work alternately: while one of them is heating, the other cools by the passage of fresh gas from the gasifier. The roles are reversed by valves 29 and 30 located in the basement at the ends of the massif. On one side, there is the arrival of fresh gas through pipe 32, on the other there is the evacuation. flue gases leaving the heating regenerator 7 through the chimney 33.
The latter is a natural draft chimney causing a depression in the combustion chambers 1 which sucks in the fresh gas from the regenerator such as 7 in cooling, through the ducts 12 and 12 'and the combustion air heated from the flues 14 and 14' by the conduits 15 and 13.
The combustion chamber 1 located under the floor 4 with a double slope, 8 in the form of an arch with an inclined axis resting on the partitions separating the compartments - The gas inlet openings by 12 and air by 15 and 13 are juxtaposed and arranged so that the flame is projected against the hearth to the top thereof. These orifices are adjustable by a movable valve 23 which is operated from the outside so that, by appropriate heating, the reduction chambers 2 are in slight overpressure. The burnt gases arriving at the top of the chamber 1 go down again. cooling and through the orifices 5 enter the chimney pipe 6, from where after having alternately passed through the recovery chambers those which 7 are discharged through the chimney 33.
At 25 there are manholes opening into the ash discharge chimney and thus making it possible to control the level of the latter.
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The flow rate of the gasifier gas is regulated by valves 24.
The casting area is represented by 34, the working area of the furnace by 35 and the basement where the wagons intended for the evacuation of the ashes coming from the hoppers 26, by 36 circulate.
At 22, there are openings intended for cleaning the sole by means of saddles or steel rods.
The oven will be started as follows:
Ignition can be effected by bringing a mixture of air and gasifier gas into the combustion chamber 1, or by passing pressurized gasifier gas through the regenerators 7 and blowing in with gas. air in the 14-14 'flues.
We can follow the following process:
1) The sole 4 will be filled with the mixture to be reduced until completely obstructing the ash discharge hoppers 26 and the loading hopper 19.
2) For example, gasifier gas will be blown into chamber 1 by means of pipes passing through orifices 25- '. The depression produced in the combustion chamber by the arrival of gas will cause a call for air in the flues 14 along the condensers 3.
3) As the sole 4 warms up, the draft of the chimney 33 will increase and reduction will begin. By gradually reducing the quantity of blown gas, the reduction gases will be sucked into the combustion chamber 1 and will initiate the normal operation of the furnace. From this moment the gas supply will be done by one of the regenerators 7 and the supply pipes introduced at 23 will be removed. The temperatures in the different parts of the furnace will be measured if possible and one will act. on the gas and load flow rates to gradually bring the operating temperatures. Ash and burnt gas analyzes will be done.
The dimensions of the furnace being calculated for a production
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determined, the furnace will be in normal operation when the different parts are at a temperature suitable for the correct operation of the reduction e. when the introduction and removal of ore will be done on a regular basis. Industrial temperature control can be silent by electric pyrometers or by temperature indicators.
Knowing, through practice, the time required to reduce a load in the furnace, the workers' service can be organized accordingly.
It goes without saying that the nature of the materials used will each time be appropriate for the destination of the furnace which will receive, as already mentioned, the dimensions in relation to the production envisaged.
Other accessories relating to the arrangement of the furnace, such as gas valves or others, shutters, loading and evacuation devices may vary as appropriate without departing from the scope of the scope of this patent for this. by the following:
CLAIMS
I) Heat treatment process away from the air, characterized by the continuity of production obtained by gravity loading due to the fact that, on the one hand, the actual loading is carried out by a hopper always loaded located at the top. upper part of the furnace, bringing the ore or other matter to be reduced on a hearth with two or more slopes, on the other hand that the ash discharge is carried out at the furnace base by means of hoppers and chutes or other suitable means.