<Desc/Clms Page number 1>
"PROCEDE D'EXTRACTION DE ZINO AU FOUR A CUVE PAR REDUCTION DE MINERAIS ETC. ZINCIFERES PAR SOUFFLAGE EN PRESENCE D'UN COMBUSTIBLE".
La présente invention concerne un procédé d'extraction de zinc au four à cuve par réduction de minerais de zinc ou de pro- duits métallurgiques zincifères par soufflage en présence d'un combustible*' L'extraction de zinc métallique du four à cuve a été souvent essayée.mais n'a jamais été réalisée avec succès* La cause réside en ce que la vapeur de zinc contenue dans une grande quantité de gaz ne se laisse pas liquéfier en zinc métallique et ne peut être queprécipitée sous forme de poussière de zinc à environ 40% de ZnO (figure 1).
0*est pourquoi on a essayé d'obtenir le zino sous forme de poussière de zino et de transformer ensuite cette poussiez re de zinc par refonte ou par redistillation en zinc métallique.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Cependant,le procède de refonte en usage s.ujourq'hu1.ne donne un rendement et une production suffisants que dans le cas où la poussière de zinc est d'une constitution correspondante. Suivant l'expérience,on peut extraire par fusion de la poussière de zino
EMI2.2
formée com,-.ie produit secondaire dans le procéda aux cornues j uaau' a 95% de sa teneur en zino métallique. Mais avec de la poussière de zinc d'autres provenances,par exemple de la poussiè- re de zino de haut-f ourneauj, on n'arrive pas de cette man12re, un rendement économique par l'extraction par fusion.
Des essais poussés à, fond ont montré que la poussière de zinc est de nature différente suivant la méthode de son obtentions
Pour obtenir un bon rendement de l'extraction par fusion il faut tacher d'obtenir!
I) une haute teneur (plus de 75%) en zinc métallique dans la poussière de zinc;
3) une poussière de zinc aussi lourde que possible.
Pour l'obtention de zinc métallique à partir de poussière de
EMI2.3
zino j'est en outre la reiqt3lla.tian Qui entre en ligne de compte, et dans cette voie il suffit de produire une voussiére de zinc fi- ne ou spécifiquement légère(d'un pojds en vrac inférieur à 2) (voir figure 2),qui doit toutefois avoir également une haute teneur en zinc métallique.
La poussière lourde(figure 3), qui a en même temps une haute teneur en zinc métallique,se présente au microscope nettement comme une pluralité de grains métalliques et possède un poids en vrac élevé,c'est à dire que 1 litre pesé, aprèsavoir été secoué
EMI2.4
pendant une heure, 2 é. 4 kg. Sa densité se monte, à une pression de 25 atmosphères à plus de 3,5,en moyenne environ 5. Cette poussiè- re de zino a le plus de valeur lorsqu'il s'agit d'obtenir par le procédé d'extraction par fusion un maximum possible de rendement en mtal.
La cause principale de la diminution de la valeur de la poussière de zinc est l'anhydride carbonique qui oxyde partiellement
EMI2.5
la vapeur de zinc. Par conséquent il était nécessaire de reconnaitre
<Desc/Clms Page number 3>
d'abord les sources de formation d'anhydride carbonique dans le processus au four à ouve et de supprimer autant que possible la formation du co2.
EMI3.1
Dans la réduction des minerais de zinc oxydés ou oxydiques par du carbone suivant le processus normal au four à ouve.o'est à dire,lors de l'insufflation de l'air de combustion par des tuyè- ressl'oxygène de l'air brûle avec le carbone contenu dans la charge et fournit de cette manière la chaleur nécessaire à la réduction endothermique de l'oxyde de zinc* Il se produit au sein de la charge traversée par les gaz de combustion et les gaz de réduction les réactions importantes suivantes
EMI3.2
I) 0 + 02 li!I Ctd + 97,8 petites calories..
Cette réaction constitue la source de chaleur du processus total.'
EMI3.3
) 002 + 0 III S 00 - 38,4 petites calories.
Cette réaction fournit le monoxyde de carbone agissant princi- paiement dans le processus de--réduction suivant*-
EMI3.4
3) Zn0 + 00 - Zn + 002 - T4;g petites calories.
Cette réaction est la réaction principale,parce qu'elle libère la vapeur de zinc du minerait
EMI3.5
4) Zn + 0 s* Zn + t0 . 53,5 petites calories.'
Cette réaction est une réaction secondaire,parce qu'elle ne peut se produire qu'au contact direct de l'oxyde de zinc se trouvant à la surface des grains de minerai avec le carbone solide*
EMI3.6
s) a C0 * CC + 0 + 38,4 petites calories.!
Cette réaction (effet de Boudouard) est le renversement de la réaction 2) et elle se produit dans une mesure croissante aux
EMI3.7
températures relativement basses situées entre 1050 et 400c'e 6) Zn + 00 =* ZnO + 00 + 14,9 petites calories.
Cette réaction est le renversement de la réaction 3) à des températures relativement basses*!, Ce sont les réactions 5) et 6) qui sont de la plus haute importance pour la constitution ,de la poussière de zinc obtenue au four à ouve. L'équilibre de la réaction 5) se déplace en vertu de
<Desc/Clms Page number 4>
son effet thermique positif, à une température décroissante, de plus en plus du côté du 00 * Pour la réaction 6) l'équilibre se déplace, aux températures décroissantes, du coté du ZnO, pour les marnes raisons que dans le cas de la réaction 5). La sensibilité de la vapeur de Zn par rapport au CO2 augmente rapidement* Donc, à une température décroissante, une transformation renforcée du zinc en ZnO correspond une formation accrue de 00 (voir figures 4 et 5).
Puisque déjà au cours de la montée des gaz de réaction dans le fourcuve de la zone chaude, d'une température de 1000 , dans des zones plus froides qui ont des températures infé- rieures à 900 ,il se produit une réoxydation par du CO2 du zinc réduit ,il est nécessaire,pour éviter une altération ou déprécia- tion du zinc,respectivement de la poussière de zinc,d'éviter autant que possible la présence d'anhydride carbonique dans son ambiance; par à une température trop basse l'anhydride carbonique ne peut plus être réduit par du carbone.
D'autre part, il se forme de l'anhydride carbonique par l'effet de Boudouard (réaction 5) une basse température aussi en présence de coke* Par contre,la réaction d'oxydation du Zn par l'anhydride carbonique, étant une réaction nettement exothermique, elle se produit égaiement une température décroissante. Pour obtenir de la poussière de zinc d'une haute teneur métallique, il est par conséquent nécessaire avant tout de supprimer la formation d'anhydride carbonique dans le four cuve.
A cet effet il faut maintenir les températures dans le four à ouve à une hauteur telle que les réactions 5) et 6) ne puissent pas se produire, c'est à dire il faut avoir soin de supprimer par la condui- te du four les conditions de conservation et de formation d'anhydride carbonique.
Lorsque, dans ces conditions,tout le zinc a été mis en liberté sous forme de vapeur, il faut réfrigérer les gaz du four à une basse température(inférieure à 100 ) avec une rapidité telle que toutes les réaction- nuisibles pouvant se produire une température relativement basse ne puissent plus se produire*
Lors de l'insufflation de l'air par les tuyères du four à cuve il se forme,comme il a déjà été mentionné plus haut, de l'anhydride
<Desc/Clms Page number 5>
oarbonique par la combustion de l'oxygène avec la teneur en car,., bone de la charge.
Il se produit ainsi simultanément une libéra- tion de l'énergie thermique totale du oarbone et cette dernière chauffe l'ambiance par laquelle passent les gaz de combustion, à des températures élevées* Le CO2 formé est par conséquent ré- duit aussitôt en 00 par le carbone incandescent (coke),de sorte que la teneur en anhydride carbonique à 1000 et plus descend au. dessous de 1%. Le CE? formé et, dans une faille mesure, du carbone solide réduisent l'oxyde de zinc de la charge et du zinc métallique est mis en liberté sous forme de vapeur et se aélange aux gaz.
L'anhydride carbonique( formé par la réduction de ZnO est retrans-' formé immédiatement en CO par le coke incandescent. Donc,aussi longtemps que la température est située au dessus de 100000,le zinc mis en liberté ne peut plus être réoxydé en présence de carbone* Puisque ces réactions sont d'autant plus vives que la température est élevée il est recommandable de faire marcher le four au vent chaud.
En outre il est avantageux de soumettre le vent à un séchage préalable,parce que la vapeur d'eau se comporte vis à vis de la vapeur de zino d'une manière nuisible similaire à celle de l'anhydride carbonique* Or,si l'on permettrait à la vapeur'de zinc entraînée par les gaz du four de passer par la charge devenant de plus en plus froide vers le haut et renfermant de l'air, l'anhydride carbonique formé ne serait plus transformé assez rapi- dement en 00 par le carbone incandessent, de sorte que la teneur des gaz en anhydride carbonique en augmenterait* Avec un abaissement ultérieur de la température des gaz par la charge froide l'effet de Boudouard suivant la réaction 5) se produirait au-dessous de 1000 C,
en prenant ensuite des proportions importantes aux températures dé- croissant à partir de 800 C. Il s'ensuit que,pour obtenir une poussière de zinc d'une teneur métallique aussi élevée que possible, les gaz du four doivent %%ne évacués à des températures supérieures à 800 C et être refroidis aussitôt rapidement,utilement au-dessous de'IOOOO, ou bien que la poussière de zino doit 'être retirée du gaz par une séparation mécanique rapide (par exemple à l'aide d'un cy-
<Desc/Clms Page number 6>
clone) et 'être refroidie à l'abri de l'air. Cette poussière de zino est une poussière de zinc légère, d'un poids en vrac infé- rieur à 2.
La teneur en poussières et cendres volantes varia en- tre 4% et 10% de la quantité de poussière de zinc* La teneur en zinc métallique du produit exempt de poussières et cendres vo- lantes est supérieure à 75%.
Lorsqu'on veut obtenir la poussière de zinc sous une forme lourde(d'un poids en vrac supérieur à 2) et simultanément avec une haute teneur en zinc métallique,il est nécessaire d'éviter,lors de la condensation,un refroidissement brusque des vapeurs de zinc à partir d'une température trop élevée; car plus est élevée la tempé- rature à partir de laquelle on réalise la condensation de la vapeur de zinc en poussière de zinc par refroidissement,plus le grain est fin et partant le poids en vrac moins élevé. Il a été constaté que, pour obtenir un haut pourcentage en poussière de zino lourde,la tem- pérature de départ pour le refroidissement brusque des gaz ren- fermant la vapeur de zinc doit être de 650 , 80000,en moyenne de 700 C.
Les résultats peuvent 'être encore améliorés lorsqu'on inter- cale entre lefour et le dispositif séparateur un régénérateur de poussière dé zinc à chauffage électrique direct ou indirect. Le but d'un tel régénérateur consiste en ce qui suit: I) de vaporiser de nouveau la poussiède de zino déjà. forcée; 2) de réduire de nouveau de l'oxyde de zinc déjà formé;
3) d'empêcher si possible le déplacement de l'équilibre-Boudouard du coté du CO2 et de le déplacer,si possible,du côté du CO, ce qui doit être fait par un apport de chaleur de l'extérieur*
Pour vaporiser de nouveau de la poussière de zinc déjà formée il suffirait en soi de faire passer les gaz par une chambre remplie de Morceaux de chamotte et chauffée de 1'extérieur,ce qui a été con- firmé par des essais. Mais si l'on veut remplir simultanément les buts 2 et 3, il est recommandable de charger le régénérateur de coke ou d'un combustible à pouvoir réactionnel encore plus élevé, à sa.voir du
<Desc/Clms Page number 7>
semi-aoke ou du charbon de bois.
A cause de la mauvaise conducti- bilité thermique du carbone il est utile,dans le but d'une éco- nomie de ohaleur d'admettre dans le régénérateur dépoussière du combustible chauffé à haute température et d'vacuer du régénéra- teur une quantité correspondante de la charge.
La température qui doit régner dans le régénérateur est préférablement d'environ 700 C. On peut travailler aussi à une température plus basse, par exemple à 650 0,mais dans ce cas on courtplus facilement le danger d'une obstruction par de la poussière de zinc,, Par contre, si on laisse dépasser 800 C la température des gaz entrants.le ré- générateur de poussière ne peut plus remplir sa mission
Dans les essais qui ont conduit à la présente invention la teneur desgaz de sortie en vapeur de zinc était de 4,4 à 5% en volume. Comme il ressort de la figure 6 la vapeur de zinc ne peut se condenser à une telle dilution que seulement au dessous de 675 .
De plus, aux températures supérieures à, 800 C il n'y a que peu de CO2 ,de sorte que le régénérateur de poussière n'arri'- ve pas du tout à remplir le but qui lui incombe 0' est à. dire d'a- baisser la quantité de CO2. Avec un régime de travail à des tempéra- tures supérieures à 800 0 il ne resterait au régénérateur de pous- sière qu'à effectuer la réduction du ZnO éventuellement présent*'
Par conséquent,l'action du régénérateur de poussière consiste en première ligne à abaisser autant que possible la teneur du gaz de sortie en CO2 peu avant la condensation définitive, et ceci à une température de 700 C à laquelle il se formerait beaucoup de CO2 suivant l'effet de Boudouard conformément à la figure 4.
Or ceci est empêché par le nouvel apport de chaleur,grâce auquel la réaction est déplacée du côté du 00,cette réaction étant endothermique (réac- tion 3), En seconde ligne il s'agit de réduire l'oxyde de zinc enve- loppant les particules de poussière,pour favoriser le grossissement de particules de poussière par l'adjonction ou l'adhérence de zino métallique. Troisièment on obtient pour la nouvelle vaporisation de la poussière de zinc déjà partiellement condensée,une concentration
<Desc/Clms Page number 8>
plus élevée de la vapeur de zinc,ce qui contribue également au grossissement des particules des poussières de zinc lors du refroidi cément brusque subséquent.
Des régénérateurs de poussière de ce relire furent essayés dans les formes d'exécution les plus di- verse?! et on a constata qu'avec une plus grande surface la proportion en poussière de zinc lourde augmenta. Les figures 7 à. 9 représentent quelques formes constructives possibles de régénérateurs de poussiè- re.
Un régénérateur de zinc est constitué généralement par une cham- bre en forme de cuve en fer résistant à la chaleur ou en un autre matériau bon conducteur de chaleur et réfraotaire,chauffée de l'extérieur. Le chauffage du régénérateur peut être réalise aussi en partie par le fait qu'on soumet le matériau de remplissage employé, à un chauffage par soufflage appliqué, en dehors du régéné- rateur ; et qu'on introduit dans ce dernier le matériau ainsi chauffa.
Pour le remplissage le mieux est d'employer un matériau en Morceaux pas trop petits, savoir,d'une grosseur d'environ 60 80 mm,parce qu'autrement la résistance opposée par les dépôts de poussière de zinc augmente trop rapidement et que le remplissage doit être renou- velé trop rapidement pendant le travail. Dans le calcul de la sec- tion transversale d'un régénérateur il faut avoir soin à ce que la température de travail puisse être maintenue aussi uniforme que pos- Bible jusqu'au centre. Par conséquent les dimensions doivent être adaptées dans chaque cas au matériau de construction employé pour la chambre de remplissage.
Aussitôt que lestas ont abandonné le régénérateur de poussiè- re, ils sont refroidisaussi rapidement que possible à partir de la zone des températures dangereuses en les conduisant le long de surfacesfroides ou en projetant la poussière mécaniquement contre les surfaces froides et en la séparant du gaz.
Comme il a été déjà mentionné on peut augmenter àvolonté la proportion en poussiere lourde par l'agrandissement du régénérateur de poussière.Pour des raisons économiques il n'est cependant pas recommandable d'amener si possible toute la poussière à la forme lourde, parée que la poussière résiduelle restant plue légère renferme très peu de ZnO
<Desc/Clms Page number 9>
après un traitement au régénérateur de poussière et est plus lourde que sans ce traitement,de sorte que lors de la refonte elle peut être rtiéleng4e à la poussière lourde obtenue*
La poussière totale,mélangée,obtenue ,répond encore toujours aux exigences fixées plus haut pour la poussière lourde.
La poussière relativement fine peut être séparée dans des multioyolones et le résidu qui reste encore est utilement retiré par lavage ou recueilli au moyen de filtres-sacs*
Les voies qui ont amené la solution du problème de la prépara- tion de poussière de zinc d'une haute teneur en zinc métallique sont décrites dans les exemples d'exécution ci-dessous qui se sub- divisent comme suit:
I) préparation d'une poussière de zinc légère à haute temeur métal lique,d'un poids en vrac inférieur à 2; 2) préparation d'une poussière de zinc lourde à haute teneur métalli- que,d'un poids en vrac supérieur à 2; 3) a) préparation d'une poussière de zinc lourde à haute teneur métallique, avec intercalation d'un régénérateur de poussière (r.p.) b) augmentation de la quantité obtenue de poussière lourde par l'agrandissement du régénérateur dépoussière; o) augmentation de la quantité obtenue de poussière lourde par le genre du remplissage du régénérateur de poussière.
I) Préparation d'une poussière de zinc légère à haute te- neur métallique d'un poids en vrac inférieur à 2.
La charge se compose par exemple de blende de grillage ag- glutinée a.veo du calcaire, d'une grosseur de morceaux de 8 à 20 mm, et de coke ou d e semi-coke de morceaux d'une grosseur de 10 à 30 mm, mélangés dans un rapport de I : 1 .Pour une teneur en cendres de 10% en chargea 1,6 kg de coke par I kg de Zn. Les composants de la charge sont soumis,en cas de besoin,.au séchage avant le chargement et sont admis dans le four cuve à la température extérieure ou lé- gérèrent préchauffés.
Un four à cuve pour essais avait une hauteur de I, IO m,mesu- rée du gueulard jusqu'au plan des tuyères. Il avait une section
<Desc/Clms Page number 10>
transversale quadrangulaire de 28 x 28 cm. Dans des buts indus- triels ces dimensions peuvent naturellement être agrandies dans un rapport tel que le passage uniforme d'air par la charge soit assuré.
La quantité d'air admise était de 6 m3 N/kg de Zn ; la quantité de charge passée par le four dans l'unité de tempe était de 250 kg de coke/m au plan des tuyères et -car heure.
L'air fut admis par trois tuyères disposées dans lenme plan , après avoir préchauffé ces dernières à 600 C. L'évacuation gaz se fit à la hauteur du gueulard et la teneur en CO2 était de 0,6%.
Dans un second essai on travailla avec de l'air froid, au lieu d'air préchauffé, et il était nécessaire de disposer l'évacuation des gaz un peu plus bas pour atteindre une température de 1000 C des gaz d'évacuation.
Le procède est exécuté utilement sous pression,parce qu'il faut éviter de toute manière les rentrées d'air aspiré, à cause du danger d'explosions et de la possibilité d'une oxydation après coup de la vapeur de zinc. La surpression de l'air admis dansle four s'l.evait à 200 jusqu'à 400 mm. Pour éviter les aspiration? d'air aussi dans le dispositif séparateur, le registre obturateur précé- dant la cheminée fut réglé de manière qu'à cet endroit il régna encore une surpression de 7 1::. 20 mm.
La charge peut être enfournéeaussi nous une forme briquetée ou cokéfiée, en obtenant dans ce cas, au point de vue de la teneur en ZnO des résultats un peu meilleurs, comme ceci ressort du tableau I) ci-dessous. La résistance des briquettes n'a pas a subir de grands efforts parce que la colonne de charge n'est pas très élevée.
Le détournement peut ''être réalisé à. l'état liquide ou sec; dans le cas d'emploi d'un vent de soufflerie shaud on ne peut éviter une fusion complète des composants de la scorie. Si l'on veut avoir un détournement liquide aven du vent non préchauffé,il est recommandable d.e rétrécir le four 0. ouve à sa nartie inférieure (charge de coke au moins 500 kg par mètre carré au plan des tuyères et par heure) ou de prévoir en cas de nécessité un chauffage addi- tionnel,par exemple un chauffage par résistances dans l'ouvrage du four.
/
<Desc/Clms Page number 11>
Pour séparer préalablement les cendres et poussières volantes entrainées(cendres de coke poussières de la charge) il est recomman dable de disposer directement en aval de la sortie des gaz du four %, cuve un séparateur préalable qui retienne les cendres et poussiè- res volantes*
Dans un essai,dans lequel on évacua le gaz à une température de 9760 et ou on travailla sans séparateur préalable, la teneur de la poussière de Zn en zinc total était, à cause de la dilution par les cendres et poussières volantes, de seulement 83,85% et de 77,4% en zinc métallique.
Puisque le reste est constitué par des cendres et poussières volantes entrainées et que cette portion n'est pas u- niforme, tous les résultats indiqués dans la suite sont rapportés à la poussière de zinc pure,donc après déduction'des cendres et poussières volantes. De oette rn anière on obtient une base de compa- raison certaine. La'poussière susmentionnée renferme, suivant ce calcul, 98,1% de Zn total et 90,5% de Zn métallique ,ainsi que 9,5% d'oxyde de zinc* Après l'avoir secouée pendant une heure, la poussiè- re de zinc avait un poids en vrac de 0,67.
Dans le tableau 1) ci-dessous on trouve les résultats de différents essais qui forent exécutés avec de l'air préchauffé, à 6500 jusque 730 C et avec des températures de gaz d'évacuation comprises entre 960 et 970 C. On constate que l'essai 1) donna le maximum de teneur en zinc Métallique* Dans l'essai 2) 1er efroi- dissement fut un peu ralenti par un changement du dispositif sépa- rateur, et on y constate immédiatement un accroissement de la teneur en oxyde de zinc de 9,5% à 14,5%.
Dans les essais 4 et 5 on travailla avec de l'air froid et les températures au gueulard étaient d'environ 600 C. La haute teneur en oxyde dans ces essais montre qu'il est très désavantageux de faire sortir les gaz du four à. des basses températures (voir aussi l'essai 3).
<Desc/Clms Page number 12>
TABLEAU 1.
EMI12.1
1P : Oarafteristiques -ure : Teneur de la pous- Poids
EMI12.2
<tb> : <SEP> de <SEP> l'essai <SEP> : <SEP> du <SEP> vent:des <SEP> gaz <SEP> Bière <SEP> en, <SEP> en
<tb>
<tb> d'évacua- <SEP> Zn <SEP> : <SEP> Zn <SEP> : <SEP> Zn0 <SEP> : <SEP> vrac <SEP> *
<tb>
<tb> :tion <SEP> total <SEP> mets.1- <SEP> :
<tb> : <SEP> ,¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ligue¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
EMI12.3
...... *
EMI12.4
<tb> 1.): <SEP> Air <SEP> chaud,
<tb>
<tb> : <SEP> Refroidissement <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> brusque <SEP> rapide <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> : <SEP> des <SEP> gaz <SEP> du
<tb>
EMI12.5
gu-eulprd : 650 976 98.I : 0.5 : 9.5 : 0, b7 -!.¯---..." ....
EMI12.6
<tb>
2.: <SEP> Air <SEP> chaud
<tb>
<tb>
<tb> Refroidissement:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> légèrement <SEP> ra-
<tb>
EMI12.7
lenti ; ?30 960 : 7 : 85.5 : 14.5 1.66 , .. 'if . III . 11.....
EMI12.8
<tb> 3.: <SEP> Air <SEP> chaud,
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> Refroidissement <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> dans <SEP> un <SEP> four
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> ouve <SEP> rehaussé
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (1.40m <SEP> au <SEP> lieu <SEP> : <SEP>
<tb>
EMI12.9
: de 1.lOm) : 610 663 : 90*3 ; 51.8 48.2 0.75 . ¯¯### #.#. -.¯¯¯¯¯¯ ¯¯.#¯¯ ¯¯¯¯ ¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯
EMI12.10
<tb> 4.: <SEP> Air <SEP> froid,
<tb>
<tb> : <SEP> Refroidissement:
<tb>
<tb> : <SEP> au <SEP> four <SEP> cuve <SEP> .
<tb>
<tb>
: <SEP> env. <SEP> 20 <SEP> 567 <SEP> : <SEP> 93.1 <SEP> : <SEP> 65.,6 <SEP> : <SEP> 34.4 <SEP> @
<tb>
EMI12.11
-- 1- ...,.- -y.-.
EMI12.12
<tb> 5.,:Air <SEP> froid,
<tb>
<tb>
<tb> :Refroidissement:
<tb>
<tb>
<tb> : <SEP> au <SEP> four <SEP> cuve,
<tb>
<tb>
<tb> :Briquettes <SEP> co-
<tb>
<tb>
<tb> :kéfiées <SEP> de <SEP> mine- <SEP> ; <SEP> :
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> :rai <SEP> de <SEP> zino <SEP> et
<tb>
EMI12.13
:de noke,env. 20 609 : 94.I : 70.1 : 29.4 : O.E3 * La poussière de zinc fut secouée pendant 1 heure danq un réai- pient clos sur un dispositif vibrateur,,
EMI12.14
2) Préparât ion d'une 'BouRsière de zinc lourde a haute teneur métallique d'un poids en vrac de 2.
EMI12.15
La charge etc.,étaient les Mêmes que dans l'exeuple I.
On, - chaussa, seulement la hauteur de la cuve qui avit en tout 1,60 m et à partir des tuyères jusqu'au niveau de chargement 1,40 m. En ou- tre l'évacuation des gaz n'était plus disposée au niveau de char- gement du tour,nais plus bas,latéralement. Le centre de la conduite
<Desc/Clms Page number 13>
d'évacuation était disposée à 0,85 mm au-dessus des tuyères. Les gaz avaient à. leur sortie une température d' environ 700 C.
Le gaz fut donc évacué très tôt du four et n'entra par conséquent plus en contact avec la charge renfermant de l'air,parce que cette dernière avait subi, à l'endroit indiqué, un préchauffage à un point tel que l'air y contenu était déjà consommé par la combustion*
Par l'évacuation avancée des gaz c'était surtout le séjour de ces derniers dans le four à cuve qui fut fortement raccourci* Le tableau 2 indique les résultats qui furent obtenus par ces essais.
TABLEAU 2.
EMI13.1
<tb>
N <SEP> Caractéristiques <SEP> Température <SEP> des <SEP> Teneur <SEP> de <SEP> la <SEP> poussière <SEP> Poids <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> l'essai <SEP> gaz <SEP> d'évacua- <SEP> en <SEP> en <SEP> vrac
<tb>
<tb>
<tb> tien <SEP> Zn <SEP> Zn <SEP> ZnO <SEP> âpres
<tb>
<tb> total <SEP> métal <SEP> secoue- <SEP>
<tb>
<tb> : <SEP> nique: <SEP> ment
<tb>
EMI13.2
j ' ' 1 1 1 1 6 Air froid 705 95.3 81.3 18.7 3.04
EMI13.3
7. Air froid 744 97.3 88.2 11.8 3.06 blement séch.
L'essai a donna une teneur en ZnO de 18,7% et un poids en vrac de 3.04. Cette teneur est considérablement plue élevée que celle de l'essai 1,ce qui provient du mode opératoire avec de l'air froid et des basses températures en résultant, ainsi que du refroi
EMI13.4
dissement à 700 0 dans le four a auve , Maigre cela les résultats de l'essai 6) montrent clairement que grâce à l'évacuation avancée, b, des températures plus élevées que dans les essais 4 et 5 (tableau I) la formation de ZnO était plus faible* Mais ce qui est surtout surpre- nant c'est le poids en vrac qui était 5 à 6 fois plus élevé par sui- te du refroidissement brusque rapide du gaz d'évacuation retiré du four à, des températures optima.
Oomme il a déjà été mentionné plus haut ce n'est pas la totalité de poussières que l'on obtient sons cette forme lourde,mais 40% en l'oocurence . La poussière obtenue dans la suite contient encore moins de ZnO,mais elle est un peu plus légère*
<Desc/Clms Page number 14>
%de Zn total 94.3 % de Zn métallique ......... 89.8 % de ZnO.................... 5.7
EMI14.1
Poids en vrac âpres ) secouement )....... 3*1
Cette poussière peut paiement ttre encore désignée comme poussière lourde.
Dans l'essai 7) l'air,qui contenait au jour de l'essai 10 gr de H2O/m3 ,fut préalablement séché au moyen de silicagel jusqu'à une teneur en eau inférieure à 2%.
Le tableau oi-dessus montre clairement que suivant le mode opératoire décrit la teneur en ZnO peut 'être considérablement abais- sée par l'enlèvement de 1'H20. Dans cet essai on obtint également environ 40 de poussière lourde de la composition indiquée,alors que le reste contenait: % de Zn total ............... 99.3 % de Zn métallique........... 96.3 % de ZnO .................... 3.7 3 a) Préparation de poussiere lourde, d'une haute teneur métallique. avec emploi d'un régénérateur de poussière.
Dans les essais 8 à, 13 suivant le tableau 3 il s'agit d'essais exécutés sans et avec régénérateur de poussière, afin de faire ressortir l'influence du régénérateur de poussière. Comme régénérateur de pous- sière (essai II) on utilisa un régénérateur rempli de coke d'une grosseur de cerceaux de 60 à. 80 mm et possédant la forme d'un tube en fer dont les dimensions ressortent de la figure 7.
La composition de la charge était comme d'usage; à savoir, de 1 kg de minerai pour I kg de coke, ou,rapportée la teneur en zinc, de 1 kg de Zn pour 1,6 @g de coke. Seulement dans l'essai 10 ce rap- port fut changé. La hauteur de la cuve variait d'un cas à l'autre et elle est Indiquée pour chaque oas dans la rubrique des caractéristiques d'essaie. Pour le reste, les conditions d'essais au point de vue de l'air insufflé, de la section transversale de la cuve,de la grosseur
<Desc/Clms Page number 15>
de grain de la charge,etc*,,étaient les marnes que dans les essais précédents; des écarts éventuels sont indiqués dans les caracté- ristiques d'essais, Dans tous les essais,excepté l'essai 12, on insuffla de l'air froid.
TABLEAU 3.
EMI15.1
============--=
EMI15.2
NO :7ers.ctéris:zqtes:empérature du .Teneurs en zinc Poids en :de l'essai gueulard en 0" ZS 1 Zn zoo vrac après total métal- secouement : nique: * .... 11 ..
: 8i :Hauteur de :::; :ou+e . " 1,4 w JSO :9*55:6'7,' :3ûi3: 0.81 , ,. tI . It '....<1- 9. i :.GiI.Ü.' 8uIx't, de cuve ; ; : :1,1 m Charge pré4 :c:.2t,ißée . 400 0 800 ;J3*0"I:6v.9i 1 : 64 . 4: I.66 w 10.:Hauteur de cuve :::: :1.4m; 1 kg de t t : :minerai sur :2 lc .e coke. : 456 :86.5 :364 :63.6: 0*18 j , ; ...... : Température : ûans le r*p t Entrée Sortie 1 t t t i t 1 ¯¯¯¯ t :::::: II.. :Hauteur de cuve :: : : :I.I mm r.1'...1 : 808 : 633 ;94.4 :73.6 36.4 .S8 ........ a...----.L 18 :Hauteur de ouve :0.66 mi Air : chaud 5b5 Ù , t :r..p..1. : 883 : 720 :97.0 :S5.2 : 14.8 1.83 ......
........
.... 181. ,.. ####.#######--############ I3.:Hauteur de cuve :: : : :1.'1 rn; J::'.p.1. : 650 700 :9$8. : D* 8a : 9.15 3.ou #1 1 â
Le tableau 3 montre clairement que sans les caractéristiques de l'invention il faut compter sur l'obtention d'une poussière de zinc ordinaire,de mauvaise qualité, de 35% à 60% de ZnO; comparer les essais 8 à 10.
Suivant l'essai 8 la teneur en ZnO est encore relativement faible, parce que le rapport du coke à l'a.ir était exactement dosé, de sorte qu'on évita une dilution inutile de la vapeur de zinc dans le gaz d'évaouation.oontrairement à l'essai 10. Le mauvais résultat
<Desc/Clms Page number 16>
de l' essai 9 au point de vue de la teneur en ZnO provient de la formation accrue de CO2 dans la partie supérieure de la cuve,pro- voquée par le préchauffage.
Or,pour montré l'effet produit dans ces conditions par un traitement complémentaire de la -poussière,on fit marcher le régéné- rateur de poussière(suivant la figure 7) dans les essais II à 13 à des températures basses, hautes et moyennes et les gaz d'éve- cuatioa furent soumis ensuite,de la manière usuelle, µ un refroi- dissement brusque rapide dans un réfrigérant tubulaire.
Dans l'essai II le régénérateur de poussière ne fut chauffé que très faiblement,c'eat pourquoi le produit final renfermait en.- core 26,4% de ZnO. Dans l'essai 12 on parvint à descendre une teneur en ZnO de 14,8% ,mais dans ce cas également le poids en vrac 4tait enoore relativement faible. L'essai 13 seulement montre que 11 action complète du régénérateur de poussière se produit lorsque ne dernier est maintenu dans la zone exacte des températures.
La poussière de zinc suivant l'essai 13 est de qualité ,au point de vue de la faible teneur en ZnO de 9,15%, et au point de vue de son poids en vrac élevé, qui atteint celle d'une poussière de zinc obmme on l'obtient par le procéda aux cornues.
3b) Augmentation de la ou antité obtenue de poussière lourde par l'agrandissement du régénérateur de poussière.
Il ressortait du tableau 3 que le régénérateur de poussière crée absolument les conditions nécessaires pour la production d'une poussière de zinc lourde et pauvre en ZnO lorsqu'on le fait travailler dans la zone exacte de températures. Dans les essais I3,I4 et 15 (comparez le tableau 4) on appliqua au travail du four les condi- tions normales au point de vue de la grosseur de grain de la char- ge et du coke. La hauteur du four était dans tous les cas de 1,10 m. On insuffla de l'air froid. La forue et les dimensions des régénérateurs de poussière employas I,II,III rescort des figures 7,8 et 9.
<Desc/Clms Page number 17>
TABLEAU 4.
EMI17.1
N ,: i t3arab tr- : Température: Teneurs en. zinc Poids: - % en C02 tiques de dur p Z&tc3F<*Zn ZnO en 1 au âpres : 11 essai: entre Sort* met 'vrac f'ú'ûeu-: b le : ::.,., lard: riO,th ... . t .
I3: r.p.1 t 650 700 : 8y.3 :00.85: 9.19y IS 3.0 =2.'8 3.8 * W * * o o 11 , ! Y ry f f ry o .. 1 p f r y 14: 113.i 730 7 1 19:.8 89.0 11.0 3.1 3.3 3.3.
EMI17.2
<tb>
: <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<tb>
EMI17.3
41 .........
15: r.p&:1I1 : 640 : 670 97*5 :88J3:II.>8 : 2.6 :1.6 : 1.4 f 1 f 1 i i
Lorsqu'on remplit, le r.p. de coke, on peut augmenter le rendes;:' ment en poussière lourde par une prolongation du séjour des gaz ren- fermant la poussière de zinc dans le régénérateur de poussière.' Les indications numériques (temps de séjour en secondes,surface extérieure chauffée correspondante et teneur en Zn) ressortent de
EMI17.4
la figure 10* Dans cette figure il fauvoocaprrendre par zinc métal- lique dans la poussière lourde le rapport de la quantité de zinc
EMI17.5
métallique zn nx>xa&1 à la quantité totale du zinc volatilisa dans le four à cuve*
EMI17.6
3c) Augmentation de la Q\Hmt.1 té obtenue da -poussière lourde par le enre du remplissage du régénérateur de '9otls,
sièlI
On a constaté par des essais qu'on peut obtenir des quantités plus fortes en poussière de zinc lourde non seulement par un agran'- dissement du régénérateur de poussière,mais aussi par le genre du remplissage du régénérateur de poussière,de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'employer des régénérateurs très grands,mais qu'au contraire,il est possible d'établir les conditions optima dans chaque cas par la combinaison des deux possibilités.
Dans les essais considérés ci-dessous on a employé la même
EMI17.7
grandeur de/régénérateur a savoir,chaque fois le type le plus pe- tit e4p. 1 désignant r6g6n-4r%tetir de poussière 1 représenté dans la figure 7. Les-autres conditions étaient les mêmes que cel- les que dans les essais 13 à 15.
<Desc/Clms Page number 18>
EMI18.1
Le tableau 5 fiontre clairement qu'avec l'emploi d'une fera-
EMI18.2
nulation convenable et avec un remplissage d'un haut pouvoir réac- tionnel on peut atteindre un poids en vrac très élevé de la pous- sière de zinc qui dépasse de beaucoup celui des poussières de
EMI18.3
zinc des cornues. Les essais 16 et 17 montrent clairement qu'il est impossible d'obtenir des poid8 en vrac particulièrement favora- bles sans ln réduction nécessaire du ZzlO par suite d'un L12nq\1e ou a'une granulation impropre àe la substance réductrice et sans un bon chauffage du rpgénp.rateur.
EMI18.4
TABLEAU 5,
EMI18.5
N : Oaractr1ris-: Température : Teneur en zaç :Poids : % eD, 00:¯- : tiques de' : j¯4zs le ¯¯%¯z¯:Zn : Zn me-:ZnO :en :au û-tâ ra : l'e988.1. :Entr. Sort.. tot talt :vrao lard :le a-,ore i: :r.p.
: :::::: ec 0 u- : -9 1--- - - ---- : -- - .:.me.l.1..-t: - -- : I61R.p.re<nDli ;
EMI18.6
<tb> :de <SEP> fragments-.
<tb>
EMI18.7
:de ChaL10tte : :de rJ0 t :80 mm. : b72 : 6$0 : :97.0: 85.4 :14.6- 2.! : 1.5 :-- -.............- ----¯.t-.
17: R.p.rempli:
EMI18.8
<tb> :de <SEP> coke <SEP> de <SEP> ; <SEP>
<tb>
EMI18.9
:30 ç, fi0 r'l1:i 681 : 669 :94.5: 'r,?r0 :28.0: Z.1 I.8 Is9 #* *¯ @ Y O O IB:R;p. rempli: :: : : :de coke de : :: : : :60 z 80 Illin : 650 : ?00 :98.3 90.85 9-e. 3.0 . 2*8 : 2.8 I9 :R.p.rempl1: :: : : "de o'..,rbon: : :: :: : : 1 .de bois :: : : :de 60 à :80 mi 1. : 664 : 665 :97.8: $8.?' ;Il.3: 4.0 : 3.95 3.3 4: ...... '1' "
EMI18.10
suivant l'invention cn a obtenu les résultats ci-dessous' 1.)En remplissant certaines cnnditlonn on a la. possibilité de produire une poussière de zinc ?à haute teneur ;:f ;a11 doe -oar le traitement de minerais Eu four s. cuve.
3.) Par une évacuation réalisée b. temps et des températures
EMI18.11
déterminées,ainsi que par un refroidissement brusque immédiat il
EMI18.12
est possible de produire une poussière de zinc à haute teneur mé-
EMI18.13
tallique et en même temps lourde.
<Desc/Clms Page number 19>
3.) Par un traitement complémentaire des gaz d'évacuation contenant de la poussière de zinc et provenant d'un four à cuve, dans un régénérateur de poussière,la, production d'une poussière de zinc à haute teneur métallique et lourde est améliorée et augmentée* Il est possible d'améliorer en même temps de la pous- siére de zinc partiellement oxydée dans le four à cuve.
4.) Par l'application au régénérateur de poussière de tem- pératures de travail optima,l'action du régénérateur est augmen- tée.
Se,) La quantité produite de poussière de zinc lourde peut être augmentée par l'agrandissement du régénérateur de poussière ou par le choix d'une granulation convenable et par le remplissage au moyen d'un combustible d'un grand pouvoir réaction- nel.
6.) L'emploi d'air préalablement séché produit, en combinaison avec toutes les mesures trouvées,un abaissement ultérieur de la teneur en ZnO de la poussière de zinc*
7.) La poussière de zinc produire convient grâce à ses caractéristiques chimiques et physiques pour l'obtention de zinc métallurgique brut par fusion ou pour la distillation après bri- quetage préalable.
Se) Lorsqu'on mélange des poussières de poids en vrac diffé- rents endéans les limites de 2 à 4,il est possible d'augmenter par un accroissement de température le rendement de l'extraction par fusion*
9.) Lorsqu'on veut obtenir du zinc fin, on peut amener la vapeur de zinc directement dans une colonne rectifinatrice d'un type connu,
On emploie pour la distillation préférablement des briquet- tes de poussière de zinc possédant une bnnne duretés On a consta- té que par exemple des briquettes de poussière de zinc d'un # de 20 à 50 mm et d'une hauteur de 20 mm,obtenue moyennant une pression de 300 atmosphères,cédèrent la totalité de leur teneur en zinc métallique..
<Desc/Clms Page number 20>
La figure II représente la préparation de zinc fin
EMI20.1
à partir de poussibre de zinc produite dnns un foilr cuve* Par 1 est désigne un récipient distillatoire rernpli de briquettes dépoussières de zino 2* Le récipient àistillatoire peut être constitué d'un matériau bon conducteur de chaleur convenable quelconque.
Par 3 est désignée la cha!"lbre de chauffe ou de corn... bustion, par 4 le dispositif de chargeaient,constitue par une doutez ble fermeture à cloche et par 5 le dispositif d'évacuation des résidus,constitues principalement seulement de ZnO. En ¯6 est re- présentée une tubulure de raccordement aboutissant au récipient distillatoire et par lequel la vapeur de zinc peut sortir. Par 7 est désigne un tuyau calorifuge qui relie le four distillatoire à une colonne rectificatrice µ d'un type connu.
La vapeur de zinc
EMI20.2
débarrl!03-?e de plomb,de fer, d'étain etc., et runfer::aan ''T(mtl1cl- lement encore un peu de Od,,sor",* par 9 et est soumise de la .'(tanière connue à l'affinage ultérieur,alors qu'en IO sont recueillies les impuretés provenant de 1. otif.cati.onw Aussi bien dans l'extraction de la JC)è,ssiëro de zinc par fusion que dans la redistillation ou dans l'obtention direc- te de zinc fin partir de briquettes de poussière de zinc il
EMI20.3
est très 1-.i^-oorts-nt que la teneur en ZnO soit très faible,parce que la totalitp du résidu doit "être réintroduite dans le .}l"'ooeSS\1S au four , cuve.
Cette réintroduction est réalisme le mieux par une admixtion du ZnO lors de l'agglutination de la charge du four µ. cuve, sous forme de briquettes de ZnO et de charbon,qui doivent être préalablement confiées*
Dans l'obtention de poussière de zinc par un traitement des
EMI20.4
Jl1iner<?is au four 11 cuve on produisit,par exemple,par kg de zino introduit dans le four à cuve, 7,48 m3 N de gaz d'évacuation renfermant 34,6 % de CO et 1,9% de 00 .qui avaient une puissance
EMI20.5
calorifique de 1030 Ca./3.
Puisque le processus au four W cuve consomme très peu de ohaleur et que la majeure partie du combustible enfourné se retrouve sous forme de 00 dane le gaz d'évacuation,il
<Desc/Clms Page number 21>
est possible d'employer ce gaz,suivant les besoins de chaque cas, sous une forme épurée, pour:
EMI21.1
le préchauffage de l'air del a soufflerie; le chauffage du régénérateur dépoussiérer
EMI21.2
ltextraction du zinc brut par fusion; la distillation et l'affinage.
Un excès éventuellement restant,peut être employé aussi- s'il n'y a pas d'autres possibilités d'emploi économique- au réchauffage d'une partie des gaz d'évacuation qui sont réinsufflés, à, un état fortement chauffé,dans le four à cuve,pour économiser ainsi un peu de combustible.
Ci-dessous est indiquée l'analyse d'un produit aggloméré qui fut traité au four à cuve, suivant la présente invention;
ZnO 60. 15
SiO2 3. 70
EMI21.3
'èn3 Zizis A1203 1.55
EMI21.4
Mn :3 0 4 0.40 CaO 15.73 MgO 0. 63 PbO 2.13 As 0.055 Sb 0.075 Sn 0.02 CuO 0. 82 Cd traces
EMI21.5
Bat74 5.j39
S libre 0.22
De ce produit aggloméré on produisit, avec l'emploi de 1 kg de coke/kg de produit aggloméré, une poussière de zinc qui avait un poids en vrac de 3.30.
La composition de la poussière était la suivante:
<Desc/Clms Page number 22>
96,7 % de Zn total
83.2 % de Zn métallique
16,8 % de ZnO
De cette poussière on obtint par extraction par fusion, avec un rendement de 95,5% par rapport la teneur en zinc mé- tallique,un zinc brut de la composition suivante:
Zn 96,96 %
Pb 2,66%
Fe 0,32 %
Cd 0,05 %
As traces
Ou néant
Sn néant
Dans un autre essai d'extraction par fusion les poussières relativement lourdes et relativement légères furent mélangées dans la pr oportion dans laquelle elles étaient obtenues, à savoir 40% d'un poids en vrac de 4,0 et 60% d'un poids en vrac de 2,81.
De ce mélange on a pu obtenir également,sous forme de zinc liquide, plus de 90% du zinc métallique contenu dans la poussière.Une aug- mentation de la température d'extraction par fusion de 500 à 600 C améliore de 1 à. 2% le rendement obtenu avec les poussières ayant des poids en vrac supérieurs , 3, alors que pour les poussières in- férieures à 3,0 l'amélioration du rendement de l'extraction par fusion à 600'c eet d'environ 10% par rapport à celle une tempé- rature de 500 C. Il en ressort qu'il est possible, moyennant un changement de la température d'extraction par fusion,de transfor- mer aussi des poussieures dezinc, dont les poide en vrac ne sont pas situés à la limite supérieure,avec un bon rendement en zinc brut.
<Desc / Clms Page number 1>
"PROCESS FOR EXTRACTING ZINO IN A TANK OVEN BY REDUCTION OF ZINCIFEROUS ORES ETC. BY BLOWING IN THE PRESENCE OF A FUEL".
The present invention relates to a process for extracting zinc in a shaft furnace by reduction of zinc ores or zinc-bearing metallurgical products by blowing in the presence of a fuel. The extraction of metallic zinc from the shaft furnace has been carried out. often tried. but has never been carried out successfully * The cause is that the zinc vapor contained in a large quantity of gas does not allow itself to liquefy into metallic zinc and can only be precipitated in the form of zinc dust at about 40% ZnO (Figure 1).
This is why we tried to obtain the zino in the form of zino dust and then transform this zinc dust by remelting or by redistillation into metallic zinc.
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
However, the remelting process in use s.ujourq'hu1.ne gives a sufficient yield and production only in the case where the zinc dust is of a corresponding constitution. According to the experiment, one can extract by fusion of the dust of zino
EMI2.2
formed as a by-product in the retort process to 95% of its zino metal content. But with zinc dust from other sources, for example high-furnace zino dust, this does not lead to an economic return by smelting.
Extensive tests at, background have shown that zinc dust is of a different nature depending on the method of its obtaining
To obtain a good performance of the extraction by fusion it is necessary to try to obtain!
I) a high content (over 75%) of metallic zinc in zinc dust;
3) as heavy as possible zinc dust.
For obtaining metallic zinc from dust of
EMI2.3
zino I is also the reiqt3lla.tian Which comes into play, and in this way it suffices to produce a thin or specifically light zinc segment (with a bulk weight of less than 2) (see figure 2 ), which must however also have a high metallic zinc content.
Heavy dust (figure 3), which at the same time has a high content of metallic zinc, appears under the microscope clearly as a plurality of metallic grains and has a high bulk weight, i.e. 1 liter weighed, after having been shaken
EMI2.4
for an hour, 2 é. 4 kg. Its density rises, at a pressure of 25 atmospheres to more than 3.5, on average about 5. This zino dust has the most value when it comes to obtaining by the process of extraction by. melting a maximum possible metal yield.
The main cause of the decrease in the value of zinc dust is carbon dioxide which partially oxidizes
EMI2.5
zinc vapor. Therefore it was necessary to recognize
<Desc / Clms Page number 3>
first the sources of carbon dioxide formation in the oven process and suppress as much as possible the formation of co2.
EMI3.1
In the reduction of zinc ores oxidized or oxidized by carbon following the normal process in the open furnace, i.e., when blowing the combustion air through nozzles with oxygen from the air burns with the carbon contained in the charge and in this way supplies the heat necessary for the endothermic reduction of zinc oxide * The following important reactions occur within the charge through which the combustion gases and reduction gases pass
EMI3.2
I) 0 + 02 li! I Ctd + 97.8 small calories.
This reaction is the heat source for the whole process. '
EMI3.3
) 002 + 0 III S 00 - 38.4 small calories.
This reaction provides the main acting carbon monoxide in the process of - following reduction * -
EMI3.4
3) Zn0 + 00 - Zn + 002 - T4; g small calories.
This reaction is the main reaction, because it releases the zinc vapor from the ore.
EMI3.5
4) Zn + 0 s * Zn + t0. 53.5 small calories. '
This reaction is a secondary reaction, because it can only occur in direct contact of the zinc oxide found on the surface of the ore grains with the solid carbon *
EMI3.6
s) a C0 * CC + 0 + 38.4 small calories.!
This reaction (Boudouard effect) is the reversal of reaction 2) and it occurs to an increasing extent at
EMI3.7
relatively low temperatures between 1050 and 400c'e 6) Zn + 00 = * ZnO + 00 + 14.9 small calories.
This reaction is the reversal of reaction 3) at relatively low temperatures * !, It is reactions 5) and 6) which are of the utmost importance for the constitution of the zinc dust obtained in the open furnace. The equilibrium of the reaction 5) shifts under
<Desc / Clms Page number 4>
its positive thermal effect, at a decreasing temperature, more and more on the side of 00 * For the reaction 6) the equilibrium moves, at decreasing temperatures, on the side of the ZnO, for the marl reasons that in the case of the reaction 5). The sensitivity of Zn vapor to CO2 is increasing rapidly * So at decreasing temperature, an enhanced transformation of zinc to ZnO corresponds to an increased formation of 00 (see Figures 4 and 5).
Since already during the rise of the reaction gases in the furnace of the hot zone, with a temperature of 1000, in colder zones which have temperatures below 900, a reoxidation by CO2 of the reduced zinc, it is necessary, in order to avoid deterioration or depreciation of the zinc, respectively of the zinc dust, to avoid as much as possible the presence of carbon dioxide in its environment; at too low a temperature carbon dioxide can no longer be reduced by carbon.
On the other hand, carbon dioxide is formed by the Boudouard effect (reaction 5) at a low temperature also in the presence of coke * On the other hand, the oxidation reaction of Zn by carbon dioxide, being a markedly exothermic reaction, it also occurs at decreasing temperature. In order to obtain zinc dust with a high metallic content, it is therefore necessary first of all to suppress the formation of carbon dioxide in the bottom furnace.
For this purpose it is necessary to maintain the temperatures in the open oven at a height such that reactions 5) and 6) cannot take place, that is to say care must be taken to eliminate them by operating the oven. conditions of storage and formation of carbon dioxide.
When, under these conditions, all the zinc has been released in the form of vapor, the gases in the furnace must be refrigerated to a low temperature (below 100) with such rapidity that all the harmful reactions which may occur at a temperature relatively low can no longer occur *
During the blowing of air through the nozzles of the shaft furnace, anhydride is formed, as has already been mentioned above.
<Desc / Clms Page number 5>
oarbonic by the combustion of oxygen with the car,., bone content of the load.
There is thus simultaneously a release of the total thermal energy of the oarbone and the latter heats the environment through which the combustion gases pass, to high temperatures * The CO2 formed is therefore immediately reduced to 00 by glowing carbon (coke), so that the carbon dioxide content at 1000 and above goes down to. below 1%. The CE? formed and, to an extent, solid carbon reduces the charge zinc oxide and metallic zinc is released as a vapor and mixed with the gases.
Carbon dioxide (formed by the reduction of ZnO is immediately retransformed into CO by the glowing coke. So as long as the temperature is above 100,000, the released zinc can no longer be reoxidized in the presence. of carbon * Since these reactions are all the more lively as the temperature is high, it is advisable to operate the furnace in a hot blast.
In addition it is advantageous to subject the wind to pre-drying, because the water vapor behaves towards the zino vapor in a detrimental manner similar to that of carbon dioxide * However, if the the zinc vapor entrained by the furnace gases would be allowed to pass through the charge, becoming colder upwards and enclosing air, the carbon dioxide formed would no longer be transformed quickly enough into 00 by the incandescent carbon, so that the carbon dioxide content of the gases would increase * With a subsequent lowering of the temperature of the gases by the cold charge, the Boudouard effect following reaction 5) would occur below 1000 C,
then taking large proportions at decreasing temperatures from 800 C. It follows that, in order to obtain zinc dust with as high a metallic content as possible, the gases from the furnace must %% not be evacuated at temperatures above 800 ° C. and be cooled immediately quickly, usefully below 100 ° C., or else the zino dust must be removed from the gas by rapid mechanical separation (for example using a cy-
<Desc / Clms Page number 6>
clone) and 'be cooled away from air. This zino dust is a light zinc dust, with a bulk weight of less than 2.
The dust and fly ash content varies between 4% and 10% of the amount of zinc dust * The metallic zinc content of the dust and fly ash free product is greater than 75%.
When it is desired to obtain zinc dust in a heavy form (with a bulk weight greater than 2) and simultaneously with a high content of metallic zinc, it is necessary to avoid, during condensation, sudden cooling of the zinc vapors from too high a temperature; because the higher the temperature at which the condensation of the zinc vapor into zinc dust by cooling is carried out, the finer the grain and hence the lower the bulk weight. It has been found that in order to obtain a high percentage of heavy zino dust, the starting temperature for the sudden cooling of the gases containing the zinc vapor must be 650, 80,000, on average 700 C.
The results can be further improved by interposing between the oven and the separator a direct or indirect electrically heated zinc dust regenerator. The purpose of such a regenerator is the following: I) to re-vaporize the zino dust already. forced; 2) to reduce again already formed zinc oxide;
3) to prevent if possible the displacement of the Boudouard equilibrium on the CO2 side and to move it, if possible, on the CO side, which must be done by adding heat from the outside *
In order to re-vaporize already formed zinc dust it would in itself be sufficient to pass the gases through a chamber filled with chamotte pieces and heated from the outside, which has been confirmed by tests. However, if goals 2 and 3 are to be fulfilled simultaneously, it is advisable to charge the regenerator with coke or a fuel of an even higher reactivity, to its view.
<Desc / Clms Page number 7>
semi-aoke or charcoal.
Because of the poor thermal conductivity of carbon it is useful, in order to save heat, to admit fuel heated to high temperature into the regenerator dust and to evacuate from the regenerator a corresponding quantity. of the load.
The temperature which must prevail in the regenerator is preferably around 700 C. It is also possible to work at a lower temperature, for example at 650 0, but in this case the danger of obstruction by dust of zinc ,, On the other hand, if the temperature of the incoming gases is allowed to exceed 800 C, the dust regenerator can no longer fulfill its mission.
In the tests which led to the present invention, the content of the zinc vapor output gases was 4.4 to 5% by volume. As can be seen from Figure 6, zinc vapor can only condense at such dilution below 675.
In addition, at temperatures above .800 ° C there is only a little CO2, so that the dust regenerator fails at all to fulfill its intended purpose. say to lower the quantity of CO2. With a working regime at temperatures above 800 0, the dust regenerator would only have to carry out the reduction of any ZnO present * '
Therefore, the action of the dust regenerator consists in first line of lowering as much as possible the CO2 content of the outlet gas shortly before the final condensation, and this at a temperature of 700 C at which a lot of CO2 would be formed following the Boudouard effect according to figure 4.
However, this is prevented by the new heat input, thanks to which the reaction is moved to the 00 side, this reaction being endothermic (reaction 3). In the second line it is a question of reducing the zinc oxide enveloping dust particles, to promote the growth of dust particles by the addition or adhesion of metallic zino. Thirdly, for the new vaporization of the zinc dust already partially condensed, a concentration
<Desc / Clms Page number 8>
higher zinc vapor, which also contributes to the magnification of the zinc dust particles during the subsequent sudden cement cooling.
Dust regenerators of this reread have been tried in the most diverse embodiments ?! and it was found that with a larger surface the proportion of heavy zinc dust increased. Figures 7 to. 9 represent some possible constructive forms of dust regenerators.
A zinc regenerator generally consists of a tank-shaped chamber made of heat-resistant iron or another material which is a good conductor of heat and coolant, heated from the outside. Heating of the regenerator can also be achieved in part by subjecting the filling material employed to applied blast heating outside of the regenerator; and that the material thus heated is introduced into the latter.
For the filling the best is to use a material in Pieces not too small, namely, of a size of about 60 to 80 mm, because otherwise the resistance offered by the zinc dust deposits increases too quickly and the filling must be renewed too quickly during work. In calculating the cross section of a regenerator care must be taken that the working temperature can be kept as uniform as possible up to the center. Therefore the dimensions must be adapted in each case to the material of construction used for the filling chamber.
As soon as the airways leave the dust regenerator, they are cooled as quickly as possible from the hazardous temperature zone by driving them along cold surfaces or by throwing the dust mechanically against the cold surfaces and separating it from the gas.
As already mentioned, the proportion of heavy dust can be increased voluntarily by enlarging the dust regenerator. For economic reasons, however, it is not advisable to bring all the dust to the heavy form if possible, provided that the residual dust remaining lighter contains very little ZnO
<Desc / Clms Page number 9>
after treatment with the dust regenerator and is heavier than without this treatment, so that during remelting it can be relegated to the heavy dust obtained *
The resulting total, mixed dust still meets the requirements set above for heavy dust.
The relatively fine dust can be separated in multioyolones and the residue which remains is usefully washed out or collected by means of filter bags *
The ways which have led to the solution of the problem of preparing zinc dust with a high content of metallic zinc are described in the working examples below which are subdivided as follows:
I) preparation of a light zinc dust with a high metallic content, with a bulk weight of less than 2; 2) preparation of heavy zinc dust with a high metal content, with a bulk weight greater than 2; 3) a) preparation of a heavy zinc dust with a high metallic content, with the intercalation of a dust regenerator (r.p.) b) increase in the quantity obtained of heavy dust by the enlargement of the dust regenerator; o) increase in the amount of heavy dust obtained by the kind of filling of the dust regenerator.
I) Preparation of a light zinc dust with a high metallic content with a bulk weight of less than 2.
The filler consists, for example, of roasting blende agglutinated with limestone, with a lump size of 8 to 20 mm, and coke or semi-coke with lump sizes of 10 to 30 mm. , mixed in a ratio of I: 1. For an ash content of 10% in charge 1.6 kg of coke per 1 kg of Zn. The components of the load are subjected, if necessary, to drying before loading and are admitted into the bottom oven at outside temperature or slightly preheated.
A shaft furnace for testing had a height of 1.10 m, measured from the top to the plane of the nozzles. He had a section
<Desc / Clms Page number 10>
quadrangular transverse of 28 x 28 cm. For industrial purposes these dimensions may of course be enlarged in such a manner that the uniform passage of air through the load is ensured.
The quantity of air admitted was 6 m3 N / kg of Zn; the amount of charge passed through the furnace in the tempe unit was 250 kg coke / m 2 at the plane of the nozzles and -car hour.
The air was admitted by three nozzles arranged in the plane, after having preheated the latter to 600 C. The gas was evacuated at the height of the throat and the CO2 content was 0.6%.
In a second test we worked with cold air, instead of preheated air, and it was necessary to have the gas discharge a little lower to reach a temperature of 1000 C of the discharge gases.
The process is usefully carried out under pressure, because it is necessary to avoid anyway the inflows of sucked air, because of the danger of explosions and the possibility of an oxidation afterwards of the zinc vapor. The overpressure of the air admitted into the furnace ranged from 200 to 400 mm. To avoid aspiration? air also in the separating device, the shutter register before the chimney was adjusted so that there was still an overpressure of 7 1 ::. 20 mm.
The charge can also be put in the oven in a briquetted or coked form, obtaining in this case, from the point of view of the ZnO content, somewhat better results, as shown in Table I) below. The resistance of the briquettes does not have to undergo great efforts because the load column is not very high.
The diversion can '' be carried out at. liquid or dry state; in the case of using a shaud wind tunnel, a complete melting of the components of the slag cannot be avoided. If you want to have a liquid diversion from the non-preheated wind, it is advisable to shrink the furnace 0. open to its lower part (coke load at least 500 kg per square meter at the plane of the nozzles and per hour) or if necessary provide additional heating, for example heating by resistances in the furnace structure.
/
<Desc / Clms Page number 11>
To separate the entrained fly ash and dust beforehand (coke ash from the charge), it is recommended to have a preliminary separator downstream of the gas outlet of the oven%, which retains the ash and fly dust *
In a test, in which the gas was evacuated at a temperature of 9760 and where one worked without prior separator, the content of the Zn dust in total zinc was, because of the dilution by the ash and fly dust, of only 83 , 85% and 77.4% in metallic zinc.
Since the remainder is formed by entrained fly ash and dust and that this portion is not uniform, all the results indicated below are referred to pure zinc dust, therefore after deduction of the fly ash and dust. From this we obtain a certain basis of comparison. The aforementioned dust contains, according to this calculation, 98.1% of total Zn and 90.5% of metallic Zn, as well as 9.5% of zinc oxide. After shaking it for one hour, the dust re zinc had a bulk weight of 0.67.
In table 1) below we find the results of various drilling tests carried out with preheated air, at 6500 to 730 C and with exhaust gas temperatures between 960 and 970 C. It is noted that l 'test 1) gave the maximum content of metallic zinc * In test 2) 1st cooling was slowed down a little by a change of the separating device, and an increase in the zinc oxide content was immediately observed. from 9.5% to 14.5%.
In tests 4 and 5 we worked with cold air and the top temperatures were around 600 C. The high oxide content in these tests shows that it is very disadvantageous to remove the gases from the oven. low temperatures (see also test 3).
<Desc / Clms Page number 12>
TABLE 1.
EMI12.1
1P: Oarafteristics -ure: Content of the push-Weight
EMI12.2
<tb>: <SEP> of <SEP> test <SEP>: <SEP> of <SEP> wind: <SEP> gas <SEP> Beer <SEP> in, <SEP> in
<tb>
<tb> evacua- <SEP> Zn <SEP>: <SEP> Zn <SEP>: <SEP> Zn0 <SEP>: <SEP> bulk <SEP> *
<tb>
<tb>: tion <SEP> total <SEP> mets.1- <SEP>:
<tb>: <SEP>, ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ligu睝¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯
<tb>
EMI12.3
...... *
EMI12.4
<tb> 1.): <SEP> Air <SEP> hot,
<tb>
<tb>: <SEP> Cooling <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> abrupt <SEP> fast <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>: <SEP> of <SEP> gases <SEP> of
<tb>
EMI12.5
gu-eulprd: 650 976 98.I: 0.5: 9.5: 0, b7 - !. ¯ ---... "....
EMI12.6
<tb>
2 .: <SEP> Air <SEP> hot
<tb>
<tb>
<tb> Cooling:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP> slightly <SEP> ra-
<tb>
EMI12.7
lenti; ? 30 960: 7: 85.5: 14.5 1.66, .. 'if. III. 11 .....
EMI12.8
<tb> 3 .: <SEP> Air <SEP> hot,
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP> Cooling <SEP>: <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP> in <SEP> a <SEP> oven
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP> open <SEP> enhanced
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (1.40m <SEP> at <SEP> place <SEP>: <SEP>
<tb>
EMI12.9
: 1.10 m): 610 663: 90 * 3; 51.8 48.2 0.75. ¯¯ ### #. #. -.¯¯¯¯¯¯ ¯¯. # ¯¯ ¯¯¯¯ ¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯
EMI12.10
<tb> 4 .: <SEP> Air <SEP> cold,
<tb>
<tb>: <SEP> Cooling:
<tb>
<tb>: <SEP> to the <SEP> oven <SEP> tank <SEP>.
<tb>
<tb>
: <SEP> approx. <SEP> 20 <SEP> 567 <SEP>: <SEP> 93.1 <SEP>: <SEP> 65., 6 <SEP>: <SEP> 34.4 <SEP> @
<tb>
EMI12.11
- 1- ..., .- -y.-.
EMI12.12
<tb> 5.,: Cold <SEP> air,
<tb>
<tb>
<tb>: Cooling:
<tb>
<tb>
<tb>: <SEP> to the <SEP> oven <SEP> tank,
<tb>
<tb>
<tb>: Briquettes <SEP> co-
<tb>
<tb>
<tb>: kefied <SEP> of <SEP> mine- <SEP>; <SEP>:
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>: spoke <SEP> of <SEP> zino <SEP> and
<tb>
EMI12.13
: from noke, approx. 20 609: 94.I: 70.1: 29.4: O.E3 * The zinc dust was shaken for 1 hour in a container closed on a vibrating device ,,
EMI12.14
2) Preparation of a heavy zinc sludge with a high metallic content of a bulk weight of 2.
EMI12.15
The charge etc., were the same as in example I.
We, - put on, only the height of the tank which saw in all 1.60 m and from the nozzles up to the loading level 1.40 m. In addition, the gas evacuation was no longer placed at the loading level of the tower, but lower, laterally. The center of driving
<Desc / Clms Page number 13>
discharge was disposed 0.85 mm above the nozzles. The gases had to. they exit a temperature of about 700 C.
The gas was therefore evacuated very early from the furnace and consequently no longer came into contact with the charge containing air, because the latter had undergone, at the point indicated, a preheating to such a point that air y content was already consumed by combustion *
By the advanced evacuation of the gases it was above all the stay of the latter in the shaft furnace which was greatly shortened * Table 2 shows the results which were obtained by these tests.
TABLE 2.
EMI13.1
<tb>
N <SEP> Characteristics <SEP> Temperature <SEP> of <SEP> Content <SEP> of <SEP> the <SEP> dust <SEP> Weight <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> test <SEP> gas <SEP> evacua- <SEP> in <SEP> in <SEP> bulk
<tb>
<tb>
<tb> yours <SEP> Zn <SEP> Zn <SEP> ZnO <SEP> after
<tb>
<tb> total <SEP> metal <SEP> shakes- <SEP>
<tb>
<tb>: <SEP> pic: <SEP> ment
<tb>
EMI13.2
j '' 1 1 1 1 6 Cold air 705 95.3 81.3 18.7 3.04
EMI13.3
7. Cold air 744 97.3 88.2 11.8 3.06 drier.
The test gave a ZnO content of 18.7% and a bulk weight of 3.04. This content is considerably higher than that of test 1, which results from the procedure with cold air and the resulting low temperatures, as well as from the cooling.
EMI13.4
dement at 700 0 in the oven a auve, Lean that the results of test 6) clearly show that thanks to the advanced evacuation, b, higher temperatures than in tests 4 and 5 (Table I) the formation of ZnO was lower * But what is most surprising is the bulk weight which was 5-6 times higher as a result of the rapid abrupt cooling of the exhaust gas withdrawn from the furnace to optimum temperatures.
As it has already been mentioned above, it is not all the dust that is obtained in this heavy form, but 40% in the oocurence. The dust obtained in the following contains even less ZnO, but it is a little lighter *
<Desc / Clms Page number 14>
% of total Zn 94.3% of metallic Zn ......... 89.8% of ZnO .................... 5.7
EMI14.1
Bulk weight (rough) shaking) ....... 3 * 1
This dust may also be referred to as heavy dust.
In test 7) the air, which on the day of the test contained 10 g of H2O / m 3, was previously dried by means of silica gel to a water content of less than 2%.
The above table clearly shows that following the described procedure the ZnO content can be considerably lowered by the removal of H2O. In this test we also obtained about 40 heavy dust of the composition indicated, while the remainder contained:% of total Zn ............... 99.3% of metallic Zn .... ....... 96.3% ZnO .................... 3.7 3 a) Preparation of heavy dust, with a high metallic content. with use of a dust regenerator.
In tests 8 to 13 according to Table 3, these are tests carried out without and with dust regenerator, in order to bring out the influence of the dust regenerator. As the dust regenerator (test II) a regenerator filled with coke with a hoop size of 60 to was used. 80 mm and having the shape of an iron tube, the dimensions of which appear in figure 7.
The composition of the charge was as usual; namely, 1 kg of ore per 1 kg of coke, or, reported the zinc content, of 1 kg of Zn per 1.6 g of coke. Only in trial 10 was this ratio changed. The height of the tank varied from case to case and is indicated for each oas in the section of test characteristics. For the rest, the test conditions from the point of view of the blown air, the cross section of the tank, the size
<Desc / Clms Page number 15>
of grain of the load, etc * ,, were the marls as in the previous tests; any deviations are indicated in the test characteristics. In all the tests, except test 12, cold air was blown.
TABLE 3.
EMI15.1
============ - =
EMI15.2
NO: 7th cctéris: zqtes: emperature of. Zinc contents Weight in: of the top test in 0 "ZS 1 Zn bulk zoo after total metal - shaking: nique: * .... 11 ..
: 8i: Height of :::; : or + e. "1.4 w JSO: 9 * 55: 6'7, ': 3ûi3: 0.81,,. TI. It' .... <1- 9. i: .GiI.Ü. ' 8uIx't, from tank;;:: 1.1 m Preload4: c: .2t, ißée. 400 0 800; J3 * 0 "I: 6v.9i 1: 64. 4: I.66 w 10.:Tank height ::::: 1.4m; 1 kg of t t:: ore on: 2 lc .e coke. : 456: 86.5: 364: 63.6: 0 * 18 d,; ......: Temperature: ûans le r * pt Inlet Outlet 1 tttit 1 ¯¯¯¯ t :::::: II ..: Tank height ::::: II mm r.1 '.. .1: 808: 633; 94.4: 73.6 36.4 .S8 ........ a ...----. L 18: Opening height: 0.66 mi Air: hot 5b5 Ù, t: r .. p..1. : 883: 720: 97.0: S5.2: 14.8 1.83 ......
........
.... 181., .. ####. ####### - ############ I3.: Bowl height ::::: 1.'1 rn; J :: '. P.1. : 650,700: $ 9 8. : D * 8a: 9.15 3. or # 1 1 â
Table 3 clearly shows that without the characteristics of the invention it is necessary to count on obtaining an ordinary zinc dust, of poor quality, of 35% to 60% ZnO; compare trials 8 to 10.
According to test 8 the ZnO content is still relatively low, because the ratio of coke to air was exactly measured, so that unnecessary dilution of the zinc vapor in the evaouation gas was avoided. unlike test 10. The bad result
<Desc / Clms Page number 16>
of test 9 from the point of view of the ZnO content arises from the increased formation of CO2 in the upper part of the vessel, caused by the preheating.
However, in order to show the effect produced under these conditions by a complementary treatment of the dust, the dust regenerator (according to figure 7) was operated in tests II to 13 at low, high and medium temperatures and the exhaust gases were then subjected, in the usual manner, µ to a rapid abrupt cooling in a tubular condenser.
In Test II the dust regenerator was heated only very weakly, which is why the final product still contained 26.4% ZnO. In run 12 a ZnO content of 14.8% was achieved, but in this case also the bulk weight was still relatively low. Test 13 only shows that full action of the dust regenerator occurs when it is not kept in the exact temperature range.
Zinc dust according to test 13 is of quality, from the point of view of the low ZnO content of 9.15%, and from the point of view of its high bulk weight, which reaches that of zinc dust Obmme it is obtained by the retort procedure.
3b) Increase in the amount of heavy dust obtained by enlarging the dust regenerator.
It was evident from Table 3 that the dust regenerator absolutely creates the conditions necessary for the production of heavy zinc dust and poor in ZnO when operated in the exact temperature range. In tests I3, I4 and 15 (compare Table 4) the normal conditions were applied to the work of the furnace from the point of view of the grain size of the filler and of the coke. The height of the furnace was in all cases 1.10 m. We breathed in cold air. The size and dimensions of the dust regenerators employed I, II, III are shown in figures 7,8 and 9.
<Desc / Clms Page number 17>
TABLE 4.
EMI17.1
N,: i t3arab tr-: Temperature: Content. zinc Weight: -% in C02 hard p Z & tc3F <* Zn ZnO in 1 to bitter: 11 test: between Sort * met 'vrac f'ú'ûeu-: b le: ::.,., bacon: riO, th .... t.
I3: r.p.1 t 650 700: 8y.3: 00.85: 9.19y IS 3.0 = 2.'8 3.8 * W * * o o 11,! Y ry f f ry o .. 1 p f r y 14: 113.i 730 7 1 19: .8 89.0 11.0 3.1 3.3 3.3.
EMI17.2
<tb>
: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>: <SEP>:
<tb>
EMI17.3
41 .........
15: r.p &: 1I1: 640: 670 97 * 5: 88J3: II.> 8: 2.6: 1.6: 1.4 f 1 f 1 i i
When filling in, the r.p. of coke, the heavy dust yield can be increased by prolonging the stay of the gases containing the zinc dust in the dust regenerator. ' The digital indications (residence time in seconds, corresponding heated outer surface and Zn content) can be seen from
EMI17.4
Figure 10 * In this figure it fauvoocaprendre by metallic zinc in heavy dust the ratio of the quantity of zinc
EMI17.5
metallic zn nx> xa & 1 to the total quantity of zinc volatilisa in the shaft furnace *
EMI17.6
3c) Increase in the Q \ Hmt.1 tee obtained in heavy dust by filling the regenerator with '9otls,
century
It has been found by tests that higher amounts of heavy zinc dust can be obtained not only by enlargement of the dust regenerator, but also by the kind of filling of the dust regenerator, so that it It is not necessary to employ very large regenerators, but on the contrary, it is possible to establish the optimum conditions in each case by the combination of the two possibilities.
In the tests considered below we used the same
EMI17.7
size of / regenerator ie, each time the smallest type e4p. 1 denoting r6g6n-4r% dust extraction 1 shown in FIG. 7. The other conditions were the same as those in tests 13 to 15.
<Desc / Clms Page number 18>
EMI18.1
Table 5 shows clearly that with the use of a
EMI18.2
suitable nulation and with a filling of a high reactive power a very high bulk weight of the zinc dust can be achieved which greatly exceeds that of the zinc dust.
EMI18.3
zinc retorts. Tests 16 and 17 clearly show that it is impossible to obtain particularly favorable bulk weights without the necessary reduction of ZzlO due to L12nq \ 1e or improper granulation of the reducing substance and without a good heating of the regenerator.
EMI18.4
TABLE 5,
EMI18.5
N: Oaractr1ris-: Temperature: Za content: Weight:% eD, 00: ¯-: ticks of ': j¯4zs le ¯¯% ¯z¯: Zn: Zn me-: ZnO: en: au û-ta ra: the e988.1. : Entr. Sort .. tot talt: real bacon: the a-, ore i:: r.p.
: :::::: ec 0 u-: -9 1 --- - - ----: - -.:. me.l.1 ..- t: - -: I61R.p.re <nDli;
EMI18.6
<tb>: from <SEP> fragments-.
<tb>
EMI18.7
: de ChaL10tte:: de rJ0 t: 80 mm. : b72: $ 6 0:: 97.0: 85.4: 14.6- 2.! : 1.5: - -.............- ---- ¯.t-.
17: R.p. filled:
EMI18.8
<tb>: from <SEP> coke <SEP> from <SEP>; <SEP>
<tb>
EMI18.9
: 30 ç, fi0 r'l1: i 681: 669: 94.5: 'r,? R0: 28.0: Z.1 I.8 Is9 # * * ¯ @ Y O O IB: R; p. filled: ::::: with coke from: ::::: 60 z 80 Illin: 650:? 00: 98.3 90.85 9-e. 3.0. 2 * 8: 2.8 I9: Rprempl1: :::: "de o '.., rbon:: :: :::: 1 .of wood ::::: from 60 to: 80 mi 1.: 664: 665: 97.8: $ 8.? ' ; Il.3: 4.0: 3.95 3.3 4: ...... '1' "
EMI18.10
according to the invention cn obtained the results below '1.) By filling certain cnnditlonn we have the. possibility of producing high-grade zinc dust ?: f; a11 doe -oar processing of ores Eu furnace s. tank.
3.) By an evacuation carried out b. weather and temperatures
EMI18.11
determined, as well as by immediate sudden cooling it
EMI18.12
is possible to produce zinc dust with a high mediocre content.
EMI18.13
tall and at the same time heavy.
<Desc / Clms Page number 19>
3.) By further treatment of the exhaust gases containing zinc dust from a shaft furnace in a dust regenerator, the production of heavy, high metal content zinc dust is improved. and increased * It is possible to improve at the same time partially oxidized zinc dust in the shaft furnace.
4.) By applying optimum working temperatures to the dust regenerator, the action of the regenerator is increased.
The amount of heavy zinc dust produced can be increased by enlarging the dust regenerator or by choosing a suitable granulation and filling it with a fuel of high reactivity.
6.) The use of previously dried air produces, in combination with all the measures found, a subsequent lowering of the ZnO content of the zinc dust *
7.) The zinc dust produced is suitable due to its chemical and physical characteristics for obtaining crude metallurgical zinc by smelting or for distillation after prior briquetting.
Se) When mixing dust of different bulk weights within the limits of 2 to 4, it is possible to increase by an increase in temperature the efficiency of the extraction by fusion *
9.) When we want to obtain fine zinc, we can bring the zinc vapor directly into a rectifying column of a known type,
Zinc dust briquettes having good hardness are preferably used for the distillation. It has been found that, for example, zinc dust briquettes with a size of 20 to 50 mm and a height of 20 mm, obtained with a pressure of 300 atmospheres, gave up all of their metallic zinc content.
<Desc / Clms Page number 20>
Figure II shows the preparation of fine zinc
EMI20.1
from zinc powder produced in a foil tank * By 1 is denotes a distillation vessel filled with zino dust briquettes 2 * The distillation vessel may be made of any suitable good heat conductor material.
By 3 is designated the heating or corn ... bustion heat, by 4 the charging device, consisting of a doubtful bell closure and by 5 the residue evacuation device, consisting mainly only of ZnO In ¯6 is shown a connection pipe leading to the distillation vessel and through which the zinc vapor can exit.by 7 is denotes a heat-insulating pipe which connects the distillation furnace to a rectifying column µ of a known type.
Zinc vapor
EMI20.2
rid! 03-? e of lead, iron, tin etc., and runfer :: aan '' T (mtl1cl- lement still a little Od ,, sor ", * by 9 and is subject to. ' (den known at the subsequent refining, while in IO are collected the impurities from 1. otif.cati.onw Both in the extraction of the JC) è, ssiëro zinc by melting as in redistillation or in the direct obtaining of fine zinc from zinc dust briquettes it
EMI20.3
is very 1-.i ^ -oort-nt that the content of ZnO is very low, because the whole of the residue must "be reintroduced into the.} l" OoeSS \ 1S in the oven, vat.
This reintroduction is best realistically by admixing the ZnO during the agglutination of the charge of the µ furnace. tank, in the form of briquettes of ZnO and charcoal, which must be previously entrusted *
In obtaining zinc dust by treatment of
EMI20.4
For example, per kg of zino introduced into the shaft furnace, 7.48 m 3 N of exhaust gas containing 34.6% CO and 1.9% 00 were produced by washing in the tank furnace. who had power
EMI20.5
calorific 1030 Ca./3.
Since the vat kiln process consumes very little heat and most of the fuel in the oven ends up as 00 in the flue gas, it
<Desc / Clms Page number 21>
It is possible to use this gas, according to the needs of each case, in a purified form, for:
EMI21.1
preheating the air from the blower; regenerator heating remove dust
EMI21.2
the extraction of crude zinc by smelting; distillation and refining.
Any excess which may remain, can also be used - if there are no other economic possibilities - for reheating a part of the exhaust gases which are re-blown, in a strongly heated state, in the shaft furnace, thus saving a little fuel.
Below is shown the analysis of an agglomerated product which was treated in a shaft furnace, according to the present invention;
ZnO 60. 15
SiO2 3.70
EMI21.3
'èn3 Zizis A1203 1.55
EMI21.4
Mn: 3 0 4 0.40 CaO 15.73 MgO 0. 63 PbO 2.13 As 0.055 Sb 0.075 Sn 0.02 CuO 0. 82 Cd traces
EMI21.5
Bat74 5.j39
S free 0.22
From this agglomerated product, with the use of 1 kg of coke / kg of agglomerated product, a zinc dust was produced which had a bulk weight of 3.30.
The composition of the dust was as follows:
<Desc / Clms Page number 22>
96.7% of total Zn
83.2% metallic Zn
16.8% ZnO
From this dust was obtained by fusion extraction, with a yield of 95.5% relative to the metallic zinc content, a crude zinc of the following composition:
Zn 96.96%
Pb 2.66%
Fe 0.32%
Cd 0.05%
As traces
Or nothing
Sn nil
In another fusion extraction test the relatively heavy and relatively light dusts were mixed in the proportion in which they were obtained, namely 40% of a bulk weight of 4.0 and 60% of a bulk weight. bulk of 2.81.
From this mixture it was also possible to obtain, in the form of liquid zinc, more than 90% of the metallic zinc contained in the dust. An increase in the extraction temperature by melting from 500 to 600 C improves from 1 to. 2% the yield obtained with dusts having bulk weights greater, 3, while for dusts less than 3.0 the improvement in the efficiency of the smelting extraction at 600 ° c and approximately 10% compared to that at a temperature of 500 C. It emerges that it is possible, by means of a change in the extraction temperature by fusion, to transform also zinc dust, the bulk weight of which is not located at the upper limit, with a good yield of raw zinc.