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"PROCEDE DE FABRICATION D'OXYDE DE ZINE".
La présente invention concerne la fabrication d'oxyde de zinc et elle a pour objet certains perfection- nements apportés à cette fabrication. Plus particulièrement elle vise un procédé perfectionné pour la fabrication d'oxyde de zinc destiné à être incorporé au caoutchouc.
D'autres objets de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Le brevet des Etats-Unis ? 1.522.097 (Breyer- Gaskill et Singmaster), en date du 6 Janvier 1925, décrit un mode perfectionné de fabrication d'oxyde de zinc dans
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lequel un courant de gaz oxydant, relativemetn forid, est dirigé contre un courant sortant de vapeur de zinc métallique. Les auteurs de l'invention ont découvert que les propriétés physiques de l'oxyde de zinc obtenu par le procédé de ce brevet dépendent dans une certaine mesure de la source du courant de vapeur de zinc sortant, c'est-à-dire de la manière dont est produite la vapeur de zinc.
Lorsque cette vapeur est produite par la volati- lisation de zinc métallique de qualité supérieure, l'oxyde de zinc résultant du procédé du dit brevet est exempt, ou sensiblement exempt, d'impuretés telles que chlorures, sulfates, etc. Toutefois, les auteurs de l'invention ont découvert que, quand la vapeur de zinc est obtenue d'une charge de matières zincifère et carbonacés, mélangées, l'oxyde de zinc produit par le procédé du brevet en ques- tion contient presque invariablement des impuretés qui, bien que présentes en très minimes quantités, exercent un effet nuisible marqué sur l'oxyde de zinc, lorsqu'on l'incorpore à du caoutchouc.
Il résulte des recherches aux- quelles se sont livrés les auteurs de l'invention qu'ils croient que de minimes quantités de composés oxygénés du soufre, et d'autres produits analogues, se condensent sur la surface des particules d'oxyde de zinc, lorsque la vapeur de zinc est obtenue d'une charge de matières zin- cifère et carbonacée mélangées, et que ces composés sont responsables, dans une large mesure, des effets nus- siblea sus-mentionnés.
La présente invention est basée sur cette dé- couverte que la condensation de composés oxygénés du se .fre sur la surface de particules d'oxyde de zinc est très fortement empêchée lorsque la séparation des particules:
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d'oxydes de zinc d'avec les gaz dans lesquels ces parti- cules sont tenues en suspension est effectuée à des:
températures supérieures à 125 Co Ainsi, les auteurs de l'invention ont trouvé que,, quand on fait passerles gaz tenant en suspension les particules d'oxyde de zinc à travers un appareil collecteur d'oxyde de zinc approprié, maintenu à une température non inférieure à 1250 C.
les composés oxygénés du soufre (pour la majeure partie de l'anhydride sulfureux et de l'anhydride sulfurique), s'en vont avec les gaz d'échappement et qu'il ne se produit, s'il .sien produit, que très peu de condensation nuisible de ces composés sur la surface des particules d'oxyde. de zinc* L'invention, sous son aspect général, envisage ainsi la production d'oxyde de zinc en partant d'une charge de matières mincifère et carbonacée et la sépara- tion des particules d'oxyde de sine d'avec les gaz dans lesquels ces- particules sont .tenues en suspension pendant qu'ils sont maintenus à une température non infé- rieure à environ 135 C.
En tant qu'appliquée à la production d'oxyde de zinc de propriété optima pour une incorporation à du caoutchouc. l'invention envisage le maintient de condi- tions non oxydantes sensiblement complètes au-dessus d'une charge de. matière zincifère et carbonacés qui est suppor- tée sur une grille perforée à travers laquelle on fait passer un tirage entretenant la combustion. Les produits gazeux résultants, contenant de la vapeur de. zinc métal- lique, sont soumis à Inaction de gaz oxydant dans des conditions telles que les particules d'oxydes, de zinc sont refroidies à peu près instantanément à une température non supérieure à 7000 c., et de préférence plus basse.
En
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même temps, suivant L'invention, ce refroidissement brusque des particules d'oxyde de zinc est réglé et con- trôlé de telle sorte que les gaz dans lesquels les par- ticules d'oxyde de zinc sont tenues en suspension ne sont pas refroidis au-dessous d'une température de 1250 c. avant le moment où ils ont passé à travers l'appareil collecteur d'oxyde de zinc. Ainsi, les gaz et les parti- cules d'oxyde de zinc tenues en suspension dedans sont maintenus à une température inférieure à 7000 C., mais non inférieure à 125 C. et sont amenés à un appareil collecteur d'oxyde de zinc approprié où les gaz d'échappe- ment sont enlevés de l'oxyde de zinc à une température pon inférieure à environ 125 C.
Dans la façon dont il est préférable de mettre l'invention en pratique, la charge de matières zincifère. et carbonacée, mélangées, est mise en briquettes et sup- portée sur une grille perforée mobile, ou en mouvement, à travers laquelle on maintient un tirage entretenant la combustion. Cette façon de procéderas t connue. La condition et la composition de la charge mise en briquettes et la conduite du four sont contrôlées et réglées de telle sorte qu'une atmosphère non oxydante sensiblement complète est maintenue au-dessus de la charge.
Les produits ga- zeux résultants contiennent de la vapeur de zinc métal- lique;on les fait passer à travers des orifices d'évacua- tion de gaz appropriés, existant dans la voûte du four et on les amène à une enceinte d'oxydation où ils sont soumis à l'action d'un courant de gaz oxydant relativement froid ce qui fait que la température de la flamme est abaissée et que les particules d'oxyde de zinc résultantes, sont refroidies instantanément, ou à peu près* à une température non supérieure à environ 700 C. et ne dépas- sant pas, de préférence, 500 C. environ.
Les gaz et les
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particules d'oxyde de zinc tenues en suspension dedans sont ensuite amenés de cette enceinte oxydante, tout en étant maintenus à une température non inférieure à environ 1250 C. à l'appareil collecteur d'oxyde de zinc, de préférence des sacs en fibre d'aminate, également main** tenu à une température non inférieure à environ 125 C.
Les caractéristiques de nouveauté de l'invention peuvent être le mieux expliquées en regard du dessin ci-joint dans lequel :
Fig.l est une élévation latérale en coupe d'un four à grille mobile et d'un appareil collecteur d'oxyde de zinc;
Fig.2 est un plan du four et de l'appareil re- présentés à la fig.l et Fig.3 est un détail en coupe suivant 3-3, fig. 2.
Le four à grille mobile 10 est pourvu, à l'une de ses extrémités, d'une trémie 11 d'alimentation de bri- quettes de combustibles.Un niveleur réglable 12, pour les briquettes de combustibles descend de la voûte du four jusqu'à une hauteur prédéterminée au-dessus de la grille mobile perforée 13¯ . A la chambre d'allumage 14, des bri- quettes de combustible? est immédiatement adjacente une trémie, 15, d'alimentation de briquettes de combustible et de minerai. Un'couloir grillé 16, entouré par un caisson en tôle d'acier 17 et incliné de haut en bas, aboutit dans la trémie 15.
La chambre d'allumage 14 des briquettes de combustible est pourvus d'un orifice d'évacuation 18, ménagéà travers la voûte du four, d'où part un tuyau d'échappement 19 reliéavec des tuyaux distributeurs 20 conduisant sous le couloir grillé 16 Un niveleur réglable SI pour les briquettes de combustible et de minerai, adja-
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cent à la trémie$159 d'alimentation de ces briquettes, descend de la voûte du four jusqu'à une hauteur prédéter- minée au-dessus de la grille mobile perforée 13.
La chambre de travail principale, ou laboratoire, 22, s'étend sur la majeure partie de la longueur du four*
Elle est pourvue d'orifices d'évacuation 23 à travers la voûte du fouro Un compartiment à gaz ou boîte à vent 24, pourvu d'une tuyère conique 25, repose axiale ment au-dessus de chaque orifice d'évacuation -2!5, Ces bottes à vent sont pourvues de tuyaux d'amenée d'air 26 aussi bien que de fentes circonférentielles, 27, autour de la périphérie supérieure de la tuyère 25. Les tuyaux
26 sont, à leur tour, reliés aux tuyaux souffleurs d'air principaux 26'.
Une hotte 28 est convenablement placée par dessus les boîtes à vent 24. Une tuyauterie appropriée, 29, relie la hotte avec le ventilateur aspirant et souf- flant 30, actionna par un motour 31. Un tuyau d'alimenta- tion 32 va du ventilateur aux tuyaux de distribution 33 qui, à leur tour, débouchent dans une chambre collectri- ce d'oxyde de zinc, ou chambre à sacs,34. dont les parois et le plafond sont isolés avec du carton d'amiante, ou son équivalent. Des sacs filtrants 35, de préférence en fibre d'amiante, sont suspendus à l'intérieur de la chambre #4 et sont reliés, par leurs extrémités sûpé- rieures, aux tuyaux distributeurs 33 et, par leurs extré- mités inférieures, à des auges collectrices 36. La chambre à sacs 34 est montée sur une fondation appropriée 38.
Des orifices de sortie convenables(non représentés) sont prévus dams le dessus de la chambre à Dace pour l'évacuation des gaz d'échappement des sacs filtrants à l'atmosphère extérieure.
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Pour en revenir à la construction du four,
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un clugnbgt olt1vomnt aewttp 12, oct prévuo au-delà de la chambre de travail principale 22. La chambre 39 possède un orifice d'évacuation 40 relié à un tuyau 41 allant à une chambre à sacs ou autre appareil collecteur convenable (non représenté).
Une chambre encore plus courte, 42, est prévue près de 1* extrémité de décharge de la grille mobile 13, en un endroit adjacent à la chambre 39. Une cheminée 43 communique avec cette chambre 42 et débouche à
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ltatmosphère extérieure
Une auge à cendres, ou à résidu épuisé, 44, est prévue tout à fait à l'extrémité du four pour recevoir les scories de la charge épuisée restant une foie l'opé-
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atla mêta1tu1qu @nift4a 0< Mg8 8 aefip-bMito de façon qu'on puisse en enlever la cendre de temps à autre.
Le fonctionnement de l'appareil est le suivant: On charge sur la grille mobile perforée 13, au moyen de la trémie d* alimentât ion 11 à l'une des extrémités du four 10, des briquettes de combustible carbonacé, de préférence de la houilleoLa grille est mise en mouve- ment (par un dispositif mécanique non représenté ici mais complètement décrit dans le brevet des Etats-Unis
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ïV 1.522àl4S précité), avec sa charge' de briquettes de combustible, vers l'autre extrémité du four et, au fur et à mesure qu'elle se déplace ainsi, un tirage continu,mais réglé. , de gaz propreà entretenir la
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combustion (de l'air, do p;t'Ó±6:r6no) 1tI'61èvo, Q travaru la grille perforée, dans la charge*.
Ces briquettes de com- bustible sont aussitôt étalées sur la grille en une couche de hauteur prédéterminée au moyen du niveleur réglable 12.
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Elles sont rapidement chauffées à une température relativement élevée et s'allument à mesure qu'elles avancent à travers la chambre d'allumage 14.
Entre temps, des briquettes de combustible et de minerai descendent, le long du couloir grillé 16, dans la trémie 15 qui les dépose sur la couche en igni- tion de briquettes de combustible sortant de la chambre dallumage 14. Ces briquettes de combustible et de mine- rai sont amenées de la presse de briquettage (non repré- sentée) directement au four à travers la chambre de chauffage 17 entourant le couloir grillé 16. Des quan- tités réglées de produits de combustion gazeux, chauds, sont conduites de la chambre d'allumage 14 par le tuyau d'échappement 19 et les tuyaux distributeurs 20, à un orifice de sortie convenable situé sous le couloir grillé, ou ces produits gazeux s'échappent et circulent dans, et parmi les briquettes de combustible et de minerai qui descendent.
Les briquettes de combustible et de minerai sortant de la trémie 15 sont étalées en une couche d'épais- seur prédéterminée sur le lit de briquettes de combusti- ble on ignition ,au moyen du niveleur réglable 21. La réduction en zinc métallique des composés de zinc qui se trouvent dans les briquettes combustible -minerai commence presque immédiatement . Le zinc métallique se vola- tilise. de même immédiatement en vapeurs de zinc. La majeure partie de la réduction et de la volatilisation du zinc se produit à mesure que la grille se meut à travers la chambre de travail principlae, 22, du four.
On règle le tirage de gaz propre à entretenir la combustion à travers la grille perforée de façon qu'une atmosphère non oxydante sensiblement complète ae trouve toujours main- tenue au-dessus de la charge.
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A mesure que la chargea combinée, de briquettes de combustible et de briquettes de combustible et de minerai passe à travers la chambre de travail principales, 22, du four, les produits gazeuse de l'opération, y com- pris la vapeur de zinc métallique, passent aux orifices d'évacuation 23 et s'élèvent à travers les tuyères 25 des boites a vent 24. Un courant de gaz oxydant relative- ment froid est dirigé des fentes circonférentielles 27 contre le courant de produits gazeux sortant des tuyères 25.Ce gaz oxydant, de l'air de préférence, est amené sous pression aux boites à vent au moyen des tuyaux 26 et 26'.
La vapeur de zinc métallique sortant des tu- yères. s'oxyde ou brûle immédiatement en se transformant en oxyde de zinc et, comme conséquence de Inaction du courant de gaz oxydant relativement froid, la température de la flamme est abaissée et Ion particules d'oxyde de zinc résultantes sont refroidies, instantanément ou à peu près à une température non supérieure à 7000 C. et ne dépassant pas, de préférence,environ 500 C.
Cet abaissement de la température de la flamme et ce refroidis- sement sensiblement instantané empêchent les. particules d'oxyde de zinc initialement très fines de se fondre, de se sublimer au de s'agglomérer en particules plus grosses* ,la température à laquelle les particules d'oxyde de aine résultantes doivent être à peu près instantanément refroidies dépend, au moins dans une certaine mesure, de la coneentration de la vapeur de zinc dans les produits gazeux sortant des orifices d'évacuation 23 du four. Bans les conditions de fonction- nement décrites spécifiquement ci-dessus,cette tempéra- ture peut s'élever jusqu'à environ 700 C., mais elle n'est @
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de préférence pas supérieure à environ 500 C.
Les. particules d'oxyde de zinc finement diviw sé tenues en suspension dans les gaz résultants de l'opé- ration d'oxydation sont aspirées dans la hotte 28 et la tuyauterie 29 par le ventilateur aspirant 30 et amenées à la chambre à sacs 34 qui est maintenue à une température non inférieure à environ 125 C. Les particules d'oxyde de zinc sont déposées dans les sacs 34 tandis que les gaz dans lesquels ces particules étaient tenues en suspension filtrent à travers les sacs et s'échappent de la chambre à sacs par des orifices d'évacuation appro- priés.
L'oxyde de zinc est recueilli dans lea auges 36 et, pour faciliter ceci, les sacs 35 peuvent être secoués mécaniquement , ou autrement ; le produit se rassemblant dans les auges est enlevé de celle-ci d'une manière appro- prise. Si on laisse l'oxyde de zinc dans les auges 36 pendant un certain temps, il est bon de maintenir ces auges et 1* oxyde qu'elles contiennent à une température . non inférieure à environ 125 C.
La séparation des particules d'oxyde de zinc d'avec les gaz, dans lesquels ces particules- sont tenues en suspension, pendant qu'elles sont maintenues à une température non inférieure à environ 1250 C. réduit effectivement au minimum la condensation de composés oxygénés du soufre sur la surface des particules d'oxy- de de zinc.
La condensation de ces composés oxygénés du soufre sur la surface des particules d'oxyde de zinc n'est pas entièrement empêchée par le maintien de la température du système collecteur, ou chambre à sacs, à une température minimum de 125 C. A cette température minimum, il y a encore un peu de condensation des composés oxygénés du soufre, mais l'importance de cette condensation pendant le
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temps que l'oxyde de zinc est ordinairement tenu dans le système collecteur nest pas suffisante pour déposer une quotité nuisible de composés oxygénés du soufre sur les particules d'oxyde de zinc,
Lorsque 1.* oxyde de zinc est recueilli dans des chambres de dépôt et tenu exposé à des? gaz constitués par des combinaisons oxygénés du soufre' venant du four, pendant un temps plus long que c'est le cas d:* ordinaire avec les chambres à sacs, des températures supéroeres à 1250 C. peuvent être nécessaires pour empêcher une condensation nuisible des composés oxygénés du soufre sur les particules dioxyde de zinc.
Une qualité inférieure d'oxyde de zinc est produite dans le four à grille mobile à mesure que les briquettes de combustible, et de combustible et de minerai, s'usent* Ainsi, lorsque la charge a été amenée par la grille mobile au-delà de la chambre d.e travail principale, 22, le constituant carbonacé de la charge est épuisé au point qu'il est difficile de maintenir une atmosphère com- plètement non oxydante au-dessus de la charge et la chambre 39 est prévue pour achever dépuiser la charge durant cette phase finale de l'opération.. Les produits gazeux formés dans la chambre 39 passent par 1 orifice d'évacuation 40 dans le tuyau 41 et, de là,
à un appareil collecteur approprié où l'oxyde de zinc est séparé des gaz dans lesquels il est tenu en suspension.
La charge épuisée.9 ou résidu, est déposée de l'extrémité de décharge de la grille mobile dans l'auge réceptrice 44 et la grille mobile revient, par en-dessous à l'extrémité de chargement du four, où de nouvelles bri- quettea de combustible et de nouvelles briquettes de combus- tible et de minerai sont continuellement déposées sur la grille. Le four est ainsi actionné, mécaniquement, d'une @
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manière continue
Bien que l'on ait décrit la mise- en pratique de l'invention, dans un four à grille mobile, avec une charge mise en briquettes, il va sans dire que l'on pourrait mettre cette invention en pratique dans divers autres types de fours et ce, avec ou cane briquet toge de la charge, soit en totalité ou en partie.
EN RESUEM, l'invention comprend
1 . Un procédé de fabrication d'oxyde de zinc dans lequel une charge de matière zincifère et earbonacée est chauffée à une température suffisamment élevée pour réduire les composés de zinc et volatiliser le zinc métallique et où la vapeur de zinc métallique est oxydée pour être transformée en oxyde de zinc, procédé essentiel- lement caractérisé par le fait que les gaz résultants, tenant les particules d'oxyde.
de zinc en suspension sont amenés, pendant qu'on les maintient à une tempéra- ture non inférieure à environ 1250 C., à un dispositif collecteur d'oxyde de zinc approprié où les gaz d'échappe- ment sont séparés des particules d'oxyde de zinc à une température non inférieure à environ 1250 C., ce procédé pouvant d'ailleurs être caractérisé, en outre, par un ou plusieurs des points suivants : a) On refroidit rapidement les particules d'oxyde de zine à une température non supérieure à environ 7000 C. aussitôt après leur formation;
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b) La ohfcrge de matières im)1f;t'q et (1Q,1'n"'"
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"ZINE OXIDE MANUFACTURING PROCESS".
The present invention relates to the manufacture of zinc oxide and it relates to certain improvements made to this manufacture. More particularly, it relates to an improved process for the manufacture of zinc oxide intended to be incorporated into rubber.
Other subjects of the invention will become apparent from the description which follows.
The United States patent? 1,522,097 (Breyer-Gaskill and Singmaster), dated January 6, 1925, describes an improved method of manufacturing zinc oxide in
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in which a stream of oxidizing gas, relatively forid, is directed against an outgoing stream of vapor of metallic zinc. The authors of the invention have found that the physical properties of the zinc oxide obtained by the process of this patent depend to some extent on the source of the outgoing zinc vapor stream, i.e. on the how zinc vapor is produced.
When this vapor is produced by the volatilization of high grade metallic zinc, the zinc oxide resulting from the process of said patent is free, or substantially free, of impurities such as chlorides, sulphates, etc. However, the inventors have found that when the zinc vapor is obtained from a charge of mixed zinciferous and carbonaceous materials, the zinc oxide produced by the process of the subject patent almost invariably contains impurities which, although present in very small quantities, exert a marked detrimental effect on zinc oxide when incorporated into rubber.
It results from the research carried out by the authors of the invention that they believe that small amounts of oxygenated sulfur compounds, and other similar products, condense on the surface of the zinc oxide particles, when the zinc vapor is obtained from a charge of mixed zinc and carbonaceous materials, and these compounds are responsible, to a large extent, for the adverse effects mentioned above.
The present invention is based on this discovery that the condensation of sulfur oxygenates on the surface of zinc oxide particles is very strongly prevented when the separation of the particles:
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of zinc oxides from the gases in which these particles are held in suspension is carried out at:
temperatures greater than 125 Co Thus, the authors of the invention have found that, when the gases holding the zinc oxide particles in suspension are passed through a suitable zinc oxide collecting apparatus, maintained at a temperature not less than 1250 C.
the oxygenated sulfur compounds (for the major part of the sulfur dioxide and sulfur trioxide), go away with the exhaust gases and that it only occurs, if it is produced, very little harmful condensation of these compounds on the surface of the oxide particles. of zinc * The invention, in its general aspect, thus contemplates the production of zinc oxide starting from a charge of minciferous and carbonaceous materials and the separation of the particles of sine oxide from the gases in which these particles are held in suspension while maintained at a temperature not lower than about 135 C.
As applied to the production of zinc oxide of optimum property for incorporation into rubber. the invention contemplates the maintenance of substantially complete non-oxidizing conditions above a load of. zinciferous and carbonaceous material which is supported on a perforated grid through which a draft is passed to maintain combustion. The resulting gaseous products, containing vapor of. zinc metal, are subjected to the inaction of oxidizing gas under conditions such that the particles of oxides, zinc are cooled almost instantaneously to a temperature not higher than 7000 ° C., and preferably lower.
In
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At the same time, according to the invention, this sudden cooling of the zinc oxide particles is regulated and controlled in such a way that the gases in which the zinc oxide particles are held in suspension are not cooled down. - below a temperature of 1250 c. before the moment they passed through the zinc oxide collecting apparatus. Thus, the zinc oxide gases and particles held in suspension therein are maintained at a temperature below 7000 ° C., but not below 125 ° C. and are taken to a suitable zinc oxide collecting apparatus where the exhaust gases are removed from the zinc oxide at a temperature pon less than about 125 C.
In the manner in which it is preferred to practice the invention, the charge of zinciferous materials. and carbonaceous, mixed, is put into briquettes and supported on a mobile perforated grate, or in movement, through which a draft is maintained to support combustion. This way of proceeding is not known. The condition and composition of the briquetting charge and the operation of the furnace are controlled and adjusted so that a substantially complete non-oxidizing atmosphere is maintained above the charge.
The resulting gaseous products contain metallic zinc vapor; they are passed through suitable gas vents in the top of the furnace and brought to an oxidation chamber where they are subjected to the action of a stream of relatively cold oxidizing gas which causes the temperature of the flame to be lowered and the resulting zinc oxide particles are cooled instantaneously, or approximately * to a temperature not exceeding about 700 C. and preferably not exceeding about 500 C..
Gases and
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Zinc oxide particles held in suspension therein are then brought from this oxidizing enclosure, while being maintained at a temperature not lower than about 1250 ° C. to the zinc oxide collecting apparatus, preferably fiber bags. 'aminate, also hand ** held at a temperature not lower than about 125 C.
The novelty features of the invention can best be explained with reference to the accompanying drawing in which:
Fig. 1 is a sectional side elevation of a movable grate oven and zinc oxide collecting apparatus;
Fig.2 is a plan of the oven and the apparatus shown in fig.l and Fig.3 is a detail in section on 3-3, fig. 2.
The mobile grate furnace 10 is provided at one of its ends with a hopper 11 for feeding fuel briquettes. An adjustable leveler 12 for the fuel briquettes descends from the roof of the furnace to at a predetermined height above the mobile perforated grid 13¯. Fuel briquettes in ignition chamber 14? immediately adjacent is a hopper, 15, for feeding briquettes of fuel and ore. A grilled aisle 16, surrounded by a sheet steel box 17 and inclined from top to bottom, ends in the hopper 15.
The ignition chamber 14 of the fuel briquettes is provided with an evacuation port 18, made through the roof of the furnace, from which an exhaust pipe 19 leaves, connected with distributor pipes 20 leading under the grilled passage 16. SI adjustable leveler for fuel and ore briquettes, adja-
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one hundred to the $ 159 feeding hopper for these briquettes, descends from the roof of the oven to a predetermined height above the perforated mobile grid 13.
The main working chamber, or laboratory, 22, spans most of the length of the furnace *
It is provided with exhaust ports 23 through the roof of the oven. A gas compartment or air box 24, provided with a conical nozzle 25, rests axially above each exhaust port -2! 5 These wind boots are provided with air intake pipes 26 as well as circumferential slots, 27, around the upper periphery of the nozzle 25. The pipes
26 are, in turn, connected to the main air blower pipes 26 '.
A hood 28 is suitably placed over the wind boxes 24. A suitable pipe, 29, connects the hood with the suction and blower fan 30, operated by a motor 31. A supply pipe 32 runs from the fan. to distribution pipes 33 which, in turn, open into a zinc oxide collecting chamber, or bag chamber, 34. whose walls and ceiling are insulated with asbestos cardboard, or its equivalent. Filter bags 35, preferably of asbestos fiber, are suspended inside chamber # 4 and are connected, by their upper ends, to the distribution pipes 33 and, by their lower ends, to collecting troughs 36. The bag chamber 34 is mounted on a suitable foundation 38.
Suitable outlets (not shown) are provided in the top of the Dace chamber for the discharge of exhaust gases from the filter bags to the outside atmosphere.
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Coming back to the construction of the oven,
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a clugnbgt olt1vomnt aewttp 12, oct provided beyond the main working chamber 22. The chamber 39 has a discharge port 40 connected to a pipe 41 going to a bag chamber or other suitable collecting apparatus (not shown).
An even shorter chamber, 42, is provided near the discharge end of the movable grate 13, at a location adjacent to the chamber 39. A chimney 43 communicates with this chamber 42 and opens to
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the outside atmosphere
An ash trough, or spent residue, 44, is provided at the far end of the furnace to receive the slag from the spent charge remaining a liver the ope-
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atla métta1tu1qu @ nift4a 0 <Mg8 8 aefip-bMito so that the ash can be removed from time to time.
The operation of the apparatus is as follows: Are loaded onto the perforated mobile grid 13, by means of the feed hopper 11 at one end of the furnace 10, briquettes of carbonaceous fuel, preferably coal. grid is set in motion (by a mechanical device not shown here but fully described in the United States patent
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(see above), with its load of briquettes of fuel, towards the other end of the furnace and, as it thus moves, a continuous but regulated draft. , clean gas to maintain the
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combustion (air, do p; t'Ó ± 6: r6no) 1tI'61èvo, Q through the perforated grid, in the charge *.
These fuel briquettes are immediately spread over the grate in a layer of predetermined height by means of the adjustable leveler 12.
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They are quickly heated to a relatively high temperature and ignite as they advance through the ignition chamber 14.
In the meantime, briquettes of fuel and ore descend, along the grilled corridor 16, into the hopper 15 which deposits them on the igniting layer of briquettes of fuel exiting the ignition chamber 14. These briquettes of fuel and fuel. Mine are fed from the briquetting press (not shown) directly to the kiln through the heating chamber 17 surrounding the toast lane 16. Controlled amounts of hot, gaseous combustion products are conducted from the chamber. ignition 14 through the exhaust pipe 19 and the distributor pipes 20, to a suitable outlet port located under the grilled passage, where these gaseous products escape and circulate in, and among the briquettes of fuel and ore which descend.
The briquettes of fuel and ore coming out of the hopper 15 are spread in a layer of predetermined thickness on the bed of briquettes of fuel on ignition, by means of the adjustable leveler 21. The reduction of the zinc compounds to metallic zinc. zinc found in fuel-ore briquettes begins almost immediately. Metallic zinc volatilizes. likewise immediately in zinc vapors. Most of the reduction and volatilization of zinc occurs as the grate moves through the main working chamber, 22, of the furnace.
The draft of combustion-sustaining gas is adjusted through the perforated grate so that a substantially complete non-oxidizing atmosphere is always maintained above the load.
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As the combined load of fuel briquettes and fuel and ore briquettes passes through the main working chamber, 22, of the furnace, the gaseous products of the operation, including the vapor of metallic zinc. , pass through the exhaust ports 23 and rise through the nozzles 25 of the wind boxes 24. A stream of relatively cold oxidizing gas is directed from the circumferential slots 27 against the stream of gaseous products exiting the nozzles 25. oxidizing gas, preferably air, is brought under pressure to the wind boxes by means of pipes 26 and 26 '.
Metallic zinc vapor coming out of the tubes. oxidizes or burns immediately turning into zinc oxide and, as a consequence of the inaction of the relatively cold oxidizing gas stream, the flame temperature is lowered and the resulting zinc oxide particles are cooled, instantaneously or slowly. near to a temperature not exceeding 7000 C. and preferably not exceeding about 500 C.
This lowering of the flame temperature and this substantially instantaneous cooling prevent them. initially very fine zinc oxide particles to melt, sublimate or agglomerate into larger particles *, the temperature to which the resulting groin oxide particles should be almost instantly cooled depends on, at least to a certain extent, from the concentration of the zinc vapor in the gaseous products exiting the exhaust ports 23 of the furnace. Under the operating conditions specifically described above, this temperature may rise to about 700 C., but it is not.
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preferably not greater than about 500 C.
The. Finely divided particles of zinc oxide held in suspension in the gases resulting from the oxidation operation are sucked into the hood 28 and the piping 29 by the extractor fan 30 and brought to the bag chamber 34 which is maintained at a temperature not lower than about 125 C. Zinc oxide particles are deposited in bags 34 while the gases in which these particles were held in suspension filter through the bags and escape from the bag chamber through suitable drainage openings.
The zinc oxide is collected in the troughs 36 and, to facilitate this, the bags 35 can be shaken mechanically, or otherwise; the product collecting in the troughs is removed therefrom in an appropriate manner. If the zinc oxide is left in the troughs 36 for a while, it is good to keep these troughs and the oxide they contain at a temperature. not less than about 125 C.
The separation of the zinc oxide particles from the gases, in which these particles are held in suspension, while they are maintained at a temperature not lower than about 1250 C. effectively minimizes the condensation of oxygenates. sulfur on the surface of the zinc oxide particles.
The condensation of these oxygenates of sulfur on the surface of the zinc oxide particles is not entirely prevented by maintaining the temperature of the collecting system, or bag chamber, at a minimum temperature of 125 C. At this temperature minimum, there is still a little condensation of the oxygenated sulfur compounds, but the importance of this condensation during the
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the time that the zinc oxide is ordinarily held in the collecting system is not sufficient to deposit a harmful amount of oxygenates of the sulfur on the particles of zinc oxide,
When 1. * zinc oxide is collected in deposition chambers and kept exposed to? gases consisting of oxygenated combinations of sulfur coming from the furnace for a longer time than is usual with bag chambers, temperatures above 1250 C. may be necessary to prevent harmful condensation of the oxygenated sulfur compounds on zinc dioxide particles.
A lower grade of zinc oxide is produced in the mobile grate furnace as the briquettes of fuel, and fuel and ore, wear out * Thus, when the charge has been taken by the mobile grate beyond of the main working chamber, 22, the carbonaceous component of the charge is depleted to the point that it is difficult to maintain a completely non-oxidizing atmosphere above the charge and the chamber 39 is provided to complete depletion of the charge. during this final phase of the operation .. The gaseous products formed in the chamber 39 pass through 1 discharge orifice 40 in the pipe 41 and, from there,
to a suitable collecting device where the zinc oxide is separated from the gases in which it is held in suspension.
The exhausted charge 9 or residue, is deposited from the discharge end of the movable grate into the receiving trough 44 and the movable grate returns, from below to the charging end of the furnace, where further bri- A quantity of fuel and new briquettes of fuel and ore are continually placed on the grate. The oven is thus operated, mechanically, from a @
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continuous way
Although the practice of the invention has been described in a movable rack oven with a briquette load, it goes without saying that this invention could be practiced in various other types of furnace. ovens and this, with or cane lighter toge the load, either in whole or in part.
AS A RESUEM, the invention comprises
1. A process for making zinc oxide in which a charge of zinciferous and earbonaceous material is heated to a temperature high enough to reduce zinc compounds and volatilize metallic zinc and where the vapor of metallic zinc is oxidized to be converted into oxide of zinc, a process essentially characterized in that the resulting gases, holding the oxide particles.
of suspended zinc are fed, while maintained at a temperature not less than about 1250 ° C., to a suitable zinc oxide collecting device where the exhaust gases are separated from the particles of zinc. zinc oxide at a temperature not lower than about 1250 ° C., which process may moreover be characterized, moreover, by one or more of the following points: a) The particles of zine oxide are cooled rapidly to a temperature not greater than about 7000 C. immediately after formation;
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