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Installation pour l'extraction directe, continue de zinc et d'autres métaux facilement vaporisables, en partant spécialement de minerais pauvres
L'invention se rapporte à une installation pour l'extrac- tion continue, directe de zinc et d'autres métaux facilement vaporisables, en partant spécialement de minerais pauvres et d'autres matières premières métallurgiques, par réduction et condensation des vapeurs métalliques à l'abri de l'air, et éloignement de gaz oxydants et de composés d'oxydes.
Ainsi que l'on sait en soi, l'installation se compose, dans ces conditions, d'un four tubulaire rotatif chauffé indirectement, relié à un condenseur .pour la condensation des vapeurs métalliques, dans lequel four la matière alimentée est chauffée à la température de réduction pour les oxydes métalliques et ,à la température de volatilisation du métal réduit.
Comparativement aux installations connues de ce genre, l'installation conforme à l'invention est principalement caractérisée par le fait que, dans.l'enveloppe du four de réduction, sont prévus des canaux de chauffage, dans lesquels on introduit des gaz de chauffage par lesdeux extrémités du four, que, pour l'évacuation des gaz de chauffage, on se sert d'une tête de four disposée à peu près au milieu du four de réduction, et qu'un condenseur pour le métal vaporisé, raccordé à la tête de four inférieure rendue étanche aux gaz, peut être chauffé et refroidi de manière réglable.
La tête de four médiane, qui, dans l'installation, sert à l'évacuation des gaz utilisés pour le chauffage du four de réduction, est munie, conformément à un mode d'exécution de l'installation, d'un réchauffeur d'air pour le chauffage préalable de l'air nécessaire à la combustion, et est reliée, par un carneau, à une chaudière de récupération, ce qui permet de réaliser une utilisation plus complète des gaz de combustion et une amélioration du rendement économique de l'installation.
Le'condenseur prévu à la tête de four inférieure, rendue étanche aux gaz, du four tubulaire rotatif de réduction, et qui sert à la condensation des vapeurs métalliques provenant du four de réduction,se compose d'une chambre de condensation principale pouvant être chauffée et refroidie de manière réglable, et d'une chambre de condensation secondaire pouvant.être refroidie et chauffée pour.capter et condenser des vapeurs métalliques qui n'auraient pas été condensées complètement dans le condenseur principal, resp. aussi pour dégeler et fondre des dépôts métalliques solides.
Dans ces conditions, l'ensemble complet du condenseur est utilement rendu'mobile et disposé de . façon à pouvoir être pressé, de manière étanche aux gaz, contre la tête de four inférieure du four tubulaire'rotatif de réduction ; de ce fait, les joints d'étanchéité délicats de l'installation sont rapidement et facilement accessibles pour les con-
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trôles et les réparations, ce qui permet de réduire sensiblement les interruptions et les pertes qui en résultent.
Le chauffage du four tubulaire rotatif de réduction par ses deux extrémités simultanément, resp. par les deux têtes de four extérieures, à l'aide de canaux de chauffage prévus dans l'enveloppe du four et se développant utilement en spirale, permet non seulement de chauffer le tambour de réaction de manière pratiquement bien uniforme, à une température déterminée, par exemple à environ 1400 , et d'observer ainsi exactement les conditions de réaction désirées, mais il protège en même temps le four de réaction lui-même contre une usure prématurée due à des sollicitations calorifiques non uniformes.
Le rendement économique de l'installation est encore augmen- té si l'on prévoit, en,plus du four tubulaire rotatif de réduction proprement dit, un four de séchage préalable et de grillage, conçu également sous la forme d'un four tubulaire rotatif, disposé de préférence au-dessus du four tubulaire rotatif de réduction, la charge préalablement traitée pouvant être introduite directement du four de grillage, et à l'abri de l'air, dans le four tubulaire rotatif de réduction.
Dans le tambour de réaction qui, conformément à l'invention, est chauffé dniformément par ses deux extrémités, les métaux facilement volatilisables sont libérés sous forme de vapeur, et ce avant que d'autres constituants métalliques comme le cuivre, le fer, le nickel, l'aluminium, etc. ne commencent à fondre. Les lourdes vapeurs d'hydrocarbures se dégageant du charbon, à côté de l'oxyde de carbone, ont un pouvoir réducteur sur les composés métalliques.
Le mélange de vapeur et de brouillard se dirige, sous dépression, vers l'ensemble du condenseur disposé à la partie inférieure du four tubulaire rotatif de réduction, ce condenseur étant chauffé par exemple électriquement et devant utilement pouvoir être refroidi de manière réglable, de sorte que les vapeurs métalliques se condensent sous forme de gouttelettes.
Les gaz non condensables sortant au condenseur, de même que les gaz sortant de l'enveloppe du four de réduction, peuvent etre utilisés dans la chaudière de récupération et aider ainsi à améliorer le rendement économique, étant par exemple utilisés pour fournir le courant à l'installation électrique de l'usine.
La fig. 1 montre une vue de profil, resp. une coupe longitudinale partielle de l'exemple d'exécution schématique d'une installation conforme à l'invention; la fig. 2 en montre une vue en plan sans la partie principale de la aisposition du four de chauffage préalable et de grillage, se trouvant audessus au four tubulaire rotatif de réduction.
Conformément à la fig. 1, les wagons culbuteurs 8 sont vidés dans un entonnoir d'alimentation 1 muni d'un chargeur automatique 2 et d'une chute 3, au-dessus d'une chambre de chauffe amovible 4. Derrière la chambre de chauffe 4 se trouve un caisson 5 en forme d'auge, alimenté, à partir du plancher des wagons culbuteurs et à l'aide d'un entonnoir 6 et a'un distributeur 7, en charbon de réduction et en matières additionnelles, dont une partie, par exemple une pelletée de cuiller rotative par tour, est amenée à l'enveloppe extérieure 10 du four tubulaire rotatif de séchage et de grillage, alors que la matière métallifère se trouve dans le cylindre intérieur 11 de ce, four.
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Lors de la rotation lente du four de grillage 10, 11, les matières qui y ont été introduites, léchées par les flammes et par les gaz de chauffage du brûleur à charbon pulvérisé 12, se déplacent de la chambra de chauffe 4 vers l'extrémité opposée du four, où le mélange séché et calciné' tombe, en même temps que @ le charbon de réduction séché et préchauffé et les matières ad- ditionnelles, dans une rigole 13 et un creuse't 14 de la tête de four arrière supérieure 15 du four tubulaire rotatif de réaction et de réduction 16, 17, alors que les gaz sortant du four de grillage 10, 11 sont aspirés, par le tuyau R, vers une instal- lation defiltres.
Dans la tête' de four 15 du four tubulaire rotatif de réaction 16, 17 attaqué électriquement en 9, débou- che la chambre de combustion chauffée par le brûleur' à char- bon pulvérisé B1, dont les gaz de chauffage circulent entre le cylindre de réaotion 16 et le garnissage de l'enveloppe exté-, rieure 17, en suivant des trajectoires hélicoïdales, puisque le cylindre intérieur 16 s'appuie' sur des distanceurs résistant au feu, par exemple en magnésie, disposés de manière appropriée dans le garnissage de l'enveloppe extérieure 17 du four tubu- laire rotatif.
A l'extrémité inférieure du four, opposée à la tête de four 15, resp. à la chambre de combustion J; du'four de réaction et de réduction 16, 17, se trouve une tete de four 18 munie d'une chambre de combustion II chauffée par le brûleur BII, de sorte que des gaz de chauffage sont introduits dans le four par ses deux extrémités et circulent autour du cylin- dre de réaction 16. A cette tête de four 18 se trouve.la cham- bre de condensation 19 ainsi¯ qu'un dispositif automatique dé- vacuation de scories comportant un éjecteur à spirale 20, le chenal 21 et la conduite d'eau sous pression 22. Ainsi qu'il est indiqué en 34, la chambre de condensation 19 peut contenir un dispositif en soi connu pour agir sur le flux de gaz à l'ai- de d'ondes à haute fréquence.
A la partie inférieure de la chambre de condensation 19 se trouve un condenseur à double carneau 23 mobile, monté sur les roues 24 et pouvant 'être pressé, par exemple à l'aide de vérins à vis, de'manière étanche aux gaz, contre la maçonnerie du carneau 19., Dans le cas figuré, le carneau principal 26 de ce condenseur a double carneau est pourvu de bobines électriques de'chauffage 25 qui, -étant enfermées dans un récipient, sont entourées d'un gaz neutre, notamment d'hydrogène, qui les em- pêche de brûler. Conformément à la fig. 1, le condenseur 23 possède en outre une enveloppe 28 pour la circulation réglable du médium refroidisseur.
La chambre de condensation secondaire 27 du condenseur 23 qui peut donc être refroidi ou chauffé de manière réglable pour la condensation des vapeurs métalliques, contient des élé- ments refroidisseurs, resp. des éléments de chauffage électri- ques réglables 31 ,suspendus à la voûte et servant à chauffer, resp. à refroidir, de manière additionnelle, réglable et àlter- native, cette chambre de condensation, dans laquelle on peut condenser des vapeurs métalliques non encore condensées dans la chambre de condensation principale 26, et dans laquelle on peut dégeler et fondre des dépôts de zinc qui s'y formeraient.
Un tube 29 refroidi de façon appropriée, sert à l'évacua- tion d'éléments gazeux non condensés du condenseur 23, alors qu'une sole avec trou de coulée 30 permet la coulée.du métal liquide dans un avant-creuset ou dans 'des moules.
L'aspiration des gaz du condenseur et la dépression ré-
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gnant dans ce dernier, sont réalisées par l'exhausteur 39 at- taqué électriquement et qui est figuré ici au-dessus de la tête de four médiane 37; les gaz y arrivent par la conduite 32 qui est raccordée à la tubulure 29 par l'intermédiaire du clapet de réglage 33; ces gaz d'oxyde de carbone, entraînant des va- peurs de goudron, sont amenés, par la conduite 35, à une chau- dière de récupération à grand rendement 35, en vue de leur uti- lisation plus complète par combustion.
Les gaz de l'enveloppe chauffante servqnt au chauffage du four tubulaire rotatif de réaction, et provenant des deux cham- bres de combustion I, II largement dimensionnées, sont prélevés dans l'enveloppe 17 du four de réduction, par une tête de four
37 disposée à peu près au milieu de ce four et, après que ces gaz de chauffage ont encore préalablement traversé et chauffé un réchauffeur d'air tubulaire 36 fournissant l'air chaud aux brûleurs B et BII, et 12 des chambres de combustion I, II, resp. 4, ils sont également dirigés vers la chaudière de récu- pération à grand rendement 35 pour y être utilisés plus complè- tement et s'échapper ensuite à l'air libre sous l'action de l'exhausteur 39.
L'hydrogène utilisé comme gaz neutre au joint d'étanchéité x-x de la tête de four 18 du four tubulaire rotatif de réduction, ainsi que comme gaz protecteur pour les bobinages électriques chauffants 25 du condenseur 23, est avantageusement produit, pour l'installation, dans un.électrolyseur approprié, l'oxygène obtenu en même temps pouvant être utilisé à d'autres fins.