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Procédé et appareils de récupération des métaux
La présente -invention a pour objet la récu- pération des métaux volatils contenus dans les scories, laitiers, etc.,.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés , donnés à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réa- lisée.
La f ig.l est une vue schématique des divers appareils permettant la réalisation du procédé.
La fig. 2 est une coupe verticale longitudi-
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pale du récipient dans lequel a lieu le soufflage.
La fig. 3 est une vue en plan partiellement coupée suivant la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fige 4 est une vue en élévation de face du récipient .
La fig. 5 est une vue en élévation latérale d'une partie du récipient.
La fig. 6 est une coupe verticale à travers la tuyère et ses connexions.
La fig. 7 représente une variante du dispositif représenté fig. 6.
Dans beaucoup de procédés de fonderie, on a l'habitude de perdre dans les scories des matières présen- tant une valeur considérable. Par exemple, dansp.a métallur- gie du plomb, on jette des scories contenant des quantités très appréciables de zinc et dans la métallurgie du cuivre on supporte généralement des pertes correspondantes en étain, plomb et autres métaux.
La présente invention a pour objet de per- mettre la récupération du métal contenu dans ces scories, laitiers, etc...
Dans le procédé qui fait l'objet de l'inven- tion les scories chaudes venant du haut-fourneau sont ame- nées dans un récipient que l'on appellera dans la suite un convertisseur. On pourrait encore bien que cela soit moins avantageux amener les scories froides concassées dans le convertisseur et les fondre ensuite.
Du charbon pulvérisé, de l'huile ou un gas ou tout autre combustible finement subdivisé est projeté en même temps qu'une certaine quantité d'air dans le conver- tisseur au-dessous de la surface des scories fondues. Le combustible s'englamme et s'élève en même temps que l'air à travers le laitier. Il en résulte un mélange très intime
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du laitier avec le combustible brulant et l'air; le combus- tible produit suffisamment de chaleur pour maintenir le laitier fondu malgré l'effet de refroidissement de l'air et en même temps il aide à la séparation des métaux du lai- tier.
Dans le cas de zinc par exemple, le charbon à l'état de combustion volatilise le zinc (en le convertis- sant à l'état de zinc libre métallique) , qui se combine ensuite avec l'air et est emmené avec les fumées de manière à être facilement récupéré à l'état d'oxyde de zinc dans une tour ou installation similaire. D'autres métaux peuvent être obtenus de la même manière par volatilisation.
Le plomb et le zinc ou d'autres métaux doi- vent d'abord être obtenus par réduction de l'oxyde avant de pouvoir être éliminés du laitier, et à cet effet on utilise une quantité de charbon pulvérisé supérieur à celle qui peut être brûlée par la quantité d'air fournie, L'excès de char- bon réduit l'oxyde de zinc 4 l'état de zinc métallique qui se vaporise à la température régnant dans le convertisseur et se trouve ensuite réoxydé. De même, l'excès de charbon restant dans le gaz qui s'échappe est oxydé.
La quantité de combustible et d'air à employer dépend de la nature de la matière que l'ontraite,mais dans tous les cas il est bon d'injecter une quantité d'air suf- fisantenpour bien venir en contact avec le laitier tout en- tier et une quantité de combustible suffisante pour mainte- nir le laitier à l'état liquide et pour contribuer à l'ac- tion chimique de réduction qui permet ',.la séparation du mé- tal.Ce point est particulièrement important en ce qui con- cenne la récupération du zinc, que l'invention considère plus particulièrement.
Un exemple du procédé appliqué à la récupé- ration des fumées des oxydes de zinc et de plomb à partir du laitier des fours de fusion du plomb est représenté sur
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la fig.l. 'Crois fours de laitiers ou convertisseurs 1 sont représentés;les matières destinées à être traitées arrivent d'un côté suivant la ligne 2 et le laitier restant est re- jeté sur le côté que nous appellerons côté avant comme on le voit par la ligne 9. Un carneay 4 pour les gaz et les fu- mées s'étend au-dessus des trois conventisseurs.
Dans ce carneau se produit une oxydation ultériore ou combustion des métaux et du carbone.ou de l'oxyde de carbone; les gaz et fumées très chauds sont alors transportés suivant la ligne 5 à une chaudière ou une série de chaudières 6 dans lesquelles de la vapeurs'est produite et les gaz et fumées sont en même temps considérablement refroidis. Ces gaz et fuaëes refroidis sortent par la ligne 7 qui représente un tuyau d'acier destiné à effectuer le refroidissement nénes- saire avant que les oxydes de métal puissent être récupérés.
Ce tuyau de refroidissement conduit par deux branches sé- parées dans les compartiments 8 et 9 de la tour de récu- pération. Ces branches sont munies de registres 10 et Il) qui permettent de conduire les fumées dans l'un, puis dans l'autre compartiment Les oxydes sortent de la tour sui- vant la ligne 12, les gaz sont conduits suivant la ligne 13 dans la cheminée 14.
Grâce à l'utilisation des deux comparti- mente 8 et 9 on peut obtenir deux produits différents qui contiennent des pourcentages différents de plomb. 'Si une telle séparation des différentes parties des cheminées n'existait pas, le mélange des oxydes de plomb et de zinc devrait être traité ultérieurement soit par l'électrolyse, soit dans des cornues, pour obtenir le zinc et le plomb séparément.
Une séparation à degré assez poussé peut être obtenue en dirigeant les fumées qui viennent du récipient de soufflage à un certain moment de l'opération, d'abord dans un des compartiments de l'installation de récupéra-
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tionpuis dans l'autre, Une grande quantité de plomh est en- levée pendant la première période de soufflage tandis qu'il reste encore un pourcentage considérable de zinc dans le laitier,par exemple la moitié de la quantité'primitive.
Aussitôt qu'une grande partie du plomb (ainsi qu'une cer- taine quantité de zinc) a été enlevée les fumées sont alors envoyées dans le seonnd compartiment. Dans ce der- nier il se dépose donc seulement de l'oxyde de zinc avec une proportion relativement faible de plomb mélangé tandis que dans le premier compartiment le mélange recueilli est relativement riche en plomb.
Le moment exact où il faut faire passer les vapeurs dans le deuxième compartiment, au lieu du premier, ôeut être déterminé très facilement par des essais portant sur différents types de laitiers ou de scoties traités.
Dans un cas particulier, l'enlèvement simultané du plomb et du zinc peut être continuépendant environ 50 minutes en donnant un mélange d'oxyde contenant approximativement 30% de plomb et 30% de zinc, après quoi les fumées ou oxydes obtenus contiennent à peu près 3% de plomb et 60% de zinc.
Le procédé peut être étendu à l'enlèvement de tout élément nocif contenu dans les fumées, Généralement dans les scories provenant de la métallirgie du plomb, dont il a été question ci-dessus, il existe des traces d'arsenic et d'antimoine. Ces corps sont nuisibles au traitement ultérieur de la matière par voie électrolytique et ils sont assez difficiles à éliminer;
or des éléments sont évacués en grande partie pendant les premières minutes de l'opéra- tion , On propose donc de permettre à la fumée dé s'échap- per dans l'air pendant les 10 ou 15 premières minutes ou dans tout autre milieu autre que l'installation de ré- cupération. La matière obtenue ensuite est alors traitée
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électriquement pour récupérer le zinc, opération qui est grandement facilitée par l'élimination préalable de l'arsenic et de l'antimoine.
Le passage des fumées à travers la chaudière
6 sert à la fois à les refroidir à peu près à la tempé- rature voulue et à utiliser la chaleur de vaporisation et la chaleur de combustion des métaux et des combustibles à l'intérieur du conduit. La chaudière peut servir à diffé- rents usages;celle qui est représentée fournit- de la va- peut pendant le trajet 15 à un compresseur d'air et à une pompe d'élévation d'eau 16. L'air comprimé passe suivant la ligne 17 dans les fours à laitiers; l'eau est envoyée par les pompes suivant le trajet 18 aux fours à laitiers pour refroidit différentes parties de ceux-ci comme,il sera dé- crit plus loin.
L'eau chaude s'écoulant des chemises de re- froidissement s'en va, suivant la ligne 19 et le tuyau d'eau d'alimentation 20,vers la chaudière et par le trajet indiqué en 21 vers une tour de refroidissement 22 où elle est suf- fisamment refroidie pour être envoyée suivant la ligne 23 à la pompe L6. Si '3'on suppose qu'on utilise comme combusti- ble du charbon pulvérisé, l'installation de pulvérisation 24 fournit le charbon suivant la ligne schématiue 25 aux fours à laitier, et suivait la ligne 26 aux fours métallurgiques.
L'invention peut être appliquée à différen- tes matières contenant des oxydes métalliques tel que par exemple du laitier refroidi pris dans un récipient quelconque où on le conserva ou encore du laitier venant directement fondu du four métallurgique.
L'installation représentée fig. 1 est dis- posée pour traiter trois matières différentes. La ligne 27 correspond à l'introduction d'une telle matière contenant du sine,en supposant que c'est ce métal que l'on cherche à
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récupérer. La ligne 28 indique'le laitier venant d'une batte- rie de fours 29; le laitier et les scories,venant de la ré- serve 30,peuvent être amenés directement aux fours à lai- tiers, mais il y a certains avantages à les amener aux mé- tallurgiques comme il est indiqué par la ligne 31.
Dans ces fours métallurgiques le laitier est mélangé avec la charge habituelle de minerai de plomb; il en résulte un double avantage qui $' applique au fonctionne- ment des fours métallurgiques à savoir: d'abord d'augmenter le tonnage total traité par lesdits fours en vue d'assurer un meilleur rendement en plomb, ensuite d'obtenir que la proportion de plomb dans les scories soit plus faible que celle correspondant aux charges ordinaires. On suppose que les scories contiennent une proportion suffisante de zinc pour les rendre intéressantes. En faisant passer le laitier ou les scories venant de la réserve à travers les fours mé- tallurgiques de la manière indiquée, il y a probablement une économie dans le coût de la gusion par rapport à la fu- sion séparée des scories seules.
La forme de convertisseur préférée est représentée sur les fig. 2 à 6; le fond est constitué par une couche de silice 32 à laquelle est superposée une couche de briques de magnésite 33; les côtés 34, les extrémités 35 et 36 et le toit 37 ainsi que le prolongement vertical 38 sont constitués par des parties creuses en acier dans les- quelles on fait circuler de l'eau pour les maintenir froides et leur permettre de résister à l'action corrosive de la charge fondue. Le prolongement vertical de chaque conver- tisseur est recouvert en briques et se prolonge pour faire partie du carneau commun 40 (fig. 4); le prolongement verti- cal 38 s'étend sur toute la largeur du convertisseur environ à mi-chemin entre la partie antérieure et le fond.
A la partie postérieure du toit est pré- a vue une ouverture 40 surmontée d'une trémie 41 dans laquelle la charge fondue est introduite par les poches;après quoi
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l'ouverture est fermée par une vanne 42; sur la partie avant du prolongement vertical 48, il existe des ouvertures
43 (fig. 4) pour l'admission de l'air destiné à oxyder les gaz de combustible qui s'échappent. Des blocs coulées à re- froidissement dteau faisant partie du mur antérieur sont percés d'ouvertures de sortie 44. Le laitier traité après une opération sera vidé dans les gouttières ;46 pour servir à tout usage convenable. Il existe aussi dans le mur anté- rieur un regard généralement recouvert par une pièce couli- santé 47 en terre réfractaire.
L'introduction d'air et de combustible a lieu en de nombreux points le long des parties inférieures des deux murs latéraux 34.
A cet effet, il est préférable d'adopter deux degrés de compression de l'air et les tuyères sont cons- truites en conséquence. Il existe des tuyaux 148 et 49 d'air à haute pression sur les côtés opposés et des tuyaux 50 et 51 d'air à basse pression munis de robinets d'arrêts habituels; les tuyaux à haute pression pervent à amener le charbon pul- vérisé à ceux à basse pression amenant l'air additionnel voulu.
Chaque tuyère 52 passe entre les deux plaques espacées 53 qui constituent le mur latéral (fig.6); Chaque tuyère a sa partie extérieure prolongée par une gar- niture 54 comportant des connexions latérales allant à une tubulure 55 branchée sur la tuyauterie à haute pression, à une tubulure 56 branhlée sur la tuyauterie à basse pression et aussi à une tubulure 67 constituant une poche de socries généralement fermée par une glaças 58 qui sera brûlée et per- mettra l'échappement de toute fraction de scories fondues qui s'élèveraient dans la tuyère.
Sur sa face extérieure la garniture 54 porte une ouverture fermée par une plaque 59 qui est articulée @ manière à pouvoir se déplacer vers l'in-
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térieur de telle sorte que la pression de l'air la maintien- dra fermée.
La fig. 7 représente en coupe verticale une partie d'un convertisseur basculant à fond arrondi. L'en- veloppe 60 est consolidée par des pièces verticales 61 et elle est garnie de briques 62 en magnésite ou en une matière réfractaire similaire à travers lesquelles passent les tuyè- res 63 qui se terminent sur la face interne de l'enveloppe.
A l'extérieur se trouve un collecteur d'air à basse pression 64 communiquant par un tuyau'65 avec une garniture 66 montée à l'extrémité extérieure de la tuyère et qui porte une valve 67 fermant un orifice 68 dans lequel on peut introduire une tige ou une barre pour le cas où là tuyère serait étranglée à son extrémité inférieure. Cet agencement est analogue à celui représenté sur la fig. 6. Le tuyau 69 amène l'air à haute pres- sion et le charbon pulvérisé passe à travers un tube à branche- ment 66 pour se rendre dans la tuyère.
REVENDICATIONS
1 .- Un prorédé de récupération des métaux contenus dans les laitiers et scories, qui consiste à injecter dans ces laitiers et scories, du combustible finement divisé et de l'air, la quantité de combustible étant plus granie que cel- le qui peut être brûlée par l'air introduit, et recueillir ensuite les fumées obtenues.
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