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Société dite: GRA1WLAR IRON 0 Oi,.NY demeurant: 71 Broadway NWJ-YORK Citez (Etats-Unis d'imé- rique) pour: Prooédé et appareil pour extraire, par réduotion, le métal des minerais.
Cette invention a pour objet la réduction des minerais, pour en extraire le métal, et convient particulièrement pour la réduction du minerai de fer, relativement à laquelle elle va être décrite ci-après.
Selon l'invention, les minerais sont ré- duits d'une façon simple et efficace, sans qutils aient besoin de passer par l'état fondu, la réduction @
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a lieu à l'état solide ce qui diminue les frais.
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L'invention porte plus partioulièremeit sur les caractéristiques spéciales de construction , ainsi que sur la disposition générale et la combi- naison de parties qui vont être décrites ci-après.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera bien comprendre de quelle .,.manière l'invention peut être réalisée.
La.figure 1 du dessin est une éléva- tion latérale schématique de l'appareil employé pour la mise en pratique de l'invention.
La figure 2 est une coupe prise sui- vant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe prise sui- vant la ligne 3-3 de la figure 1.
Et la figure 4 est une coupe verti- cale prise par une partie de l'appareil montrant les détails de l'invention.
Conformément à l'invention la figure 1, le minerai est pris à un état convenable de subdi- vision, c'est-à-dire, par exemple, à l'état broyé au degré voulu pour passer par un crible à mailles de 6 mm.25,puis il est déchargé de la trémie 7 dans un cylindre de réchauffement 8, La matière est amenée de la trémie au cylindre 8 au moyen du transporteur à vis sans fin 9 et du tuyau 10, le transporteur en question se terminant de préférence un peu avant l'extrémité intérieure du tuyau 10 de façon à ce que le minerai s'entasse au-delà de l'extrémité du trans-
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porteur et soit poussé sous la firme d'un tampon ou bouchon qui empêche l'air de pénétrer dans le cylindre 8, par l'intermédiaire du mécanisme d'alimentation,
le tuyau d'alimentation traverse une chambre fixe 11 com- portant une fermeture hermétique 12 qui sera décrite plus loin d'une façon plus détaillée, dans le but d'assurer un raooordement. en substance hermétique,entre le cylindre rotatif 8 et la. chambre fixe 11. De la chambre 11 part une cheminée 13 commandée par un re-
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gistre et servant à 1 t êvnut.ant:. des gaz.
La matière ,en passant par le cy- lindre 8,est chauffée en substance à la température de réduction, la chaleur étant de préférence fournie par les gaz chauds quittant le cylindre suivant 14 et com- plétée par l'introduction de la quantité de combustible supplémentaire qui peut être nécessaire, au moyen du brûleur 15 qui passe à travers l'enveloppe fixe 16 dis- posée à l'extrémité de droite des cylindres 8 et 14.
Le cylindre 8 comporte une fermeture hermétique 12, comme ci-dessus ,de manière à assurer un raccord en substance hermétique entre le cylindre et l'enveloppe, 16.Dans ces conditions, il ne peut pas pénétrer d'air dans le cylindre 8, à l'exception de celui qui peut 'être litre volontairement et sous contrôle par le tuyau 17 et le brûleur 15 traversant l'enveloppe 16. L'air nécessaire à la combustion du combustible admis dans le cylindre 8 est fourni par ce tuyau 17 et le brûleur 15 et on a constaté qu'il y avait avantage à maintenir une atmosphère réductrice à l'extrémité de décharge du cylindre 8 et une atmosphère légèrement oxydante
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l'extrémité d'entrée.
Le cylindre 8 est mis en rotation par un mécanisme de commande convenable quelconque, tel que celui- qui est indiqué, et il y a lieu de remarquer que l'inclinaison de oe cylindre,aussi bien que de tous les autres cylindres employés.' .dans l'appareil, est très légère , afin que les parcelles les plus grosses du minerai ne se déplacent pas trop rapidement en avance sur les parcelles fines, le but étant d'obliger les grosses et les fines parcelles à se mouvoir ensemble , autant que faire se peut. Ceci augmente matériellement la capacité de l'appareil et comme degré d'inclinaison avantageux , on peut citer environ 25mm pour environ 1 m 25 de long.
La matière chauffée qui se décharge du cylindre 8 dans l'enveloppe 16 tombe en vertu de la pesanteur à travers l'enveloppe 16 et dans l'extrémité de droite du cylindre 14, lequel comporte une fermeture hermétique 12 dans l'enveloppe 16, comme ai-dessus.
Au fur et à mesure qu'elle tombe dans le cylindre 14 , la matière rencontre un agent de réduction introduit à travers le tuyau 18 et constitué de préférence par du charbon granulé. Les avantages résultant de l'introduction à cet endroit du combustible réducteur apparaîtront ci- après. La réduction se produit alors et la matière se meut progressivement vers l'extrémité inférieure du cylindre 14 d'où elle se décharge éventuellement dans l'Enveloppe 19, en substance de la même construction que l'enveloppe 16 , un joint hermétique 12 étant prévu entre le cylindre 14 et l'enveloppe 19.
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Etant donné que la réaction de la réduction obtenue avec le charbon pris comme agent de réduction -------- est une réaction endothermique, la température a tendance à devenir trop basse, c'est pourquoi on in- troduit du combustible-, tel que du charbon pulvérisé, à travers l'enveloppe 19 dans le cylindre 14 au moyen du brûleur 20. Ce brûleur est, de préférence, établi de manière à empêcher l'air qui entretient sa combustion de venir en contact avec la matière en cours de réduction, ce qui a pour effet d'empêcher l'oxydation du fer.
Dans ce but, on introduit le combustible avec une légère quan- tité d'air d'entrainement, par exemple, 25% de l'air exigé pour la combustion, par le tube de brûleur 21, dans lequel pénètre un ajutage ou tuyère d'air 22 offrant un espace annulaire 23 par lequel le charbon et l'air d'entraînement sont obligés de passer Le charbon et l'air d'entraînement sont ainsi amenés à prendre une forme cylindrique, l'air admis à travers la tuyère rem- plissant le milieu du cylindre de charbon et d'air. Im- médiatement au-delà de l'extrémité de la tuyère 22 est disposée une pièce 24 en forme de tube de Venturi. La pression qui doit être adoptée de préférence, est d'en- viron 2 kg.8 par centimètre carré dans la tuyère 22 et d'environ 56 grammes dans le tuyau 21 du brûleur.
Grâce à ces pressions à l'admission contrôlée de l'air et à la disposition représentée, le charbon entoure très large- ment le noyau central d'air, la flamme peut être obligée à paroourir une grande longueur et l'air de combustion aura la possibilité de se combiner avec les éléments combustibles du combustible, avant que les gaz ainsi formés viennent en contact avec la matière en cours de traitement: en outre, l'air lui-même ne peut venir en si*.
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contact fâcheux aveo la matière en cours de réduction qui est indiquée, en 25 à la figure 2. On verra égale- ment, en examinant cette figure, que le brûleur 20 est situé bien contre la paroi d@ cylindre, c'est-à-dire re- tiré de la matière contenue à l'intérieure dudit cy- lindre.
Dans ces conditions, et comme tel est le cas avec le cylindre 8, l'air est exclu du cylindre 14,à l'exception de l'air qui est nécessaire pour en- tretenir la combustion du combustible destiné à chauffer le cylindre, lequel air est admis sous contrôle,
La matière quittant le cylindre 14 tombe de l'enveloppe 19 dans le cylindre de refroidisse- ment 26, un joint hermétique 12 étant prévu entre ce cylindre et l'enveloppe 19. Le cylindre 26 est soumis à l'action d'un agent de refroidissement comme par exemple, de l'eau déchargée par le tuyau 27,le cylindre étant d'une longueur telle que la matière est refroidie à un degré inférieur à celui ou.une oxydation appré- ciable quelconque pourrait se produire avant d'être définitivement déchargée dans l'atmosphère.
L'extrémité inférieure du cylindre 36 débouohe dans l'enveloppe 28, une fermeture hermétique 1 2 étant prévue entre le cylindre et l'enveloppe. L'extrémité de décharge du cylindre 26 est perforée ou percée de trous 29 dont les dimensions sont telles qu'elles ne permettent le passage que de la matière en cours de traitement. Cette matière se décharge sur le plateau, ou plan incliné 30, dont l'extrémité in- férieure est incurvée de manière à constituer une auge dans laquelle travaille un transporteur à vis sans fin 31.
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Cette vis sans fin 31 se termine un peu avant l'extrémité du tuyau de décharge 32 de l'enveloppe 28, de sorte que la matière forme un tampon ou bouchon pour oe tuyau, bouchon qui agit comme joint hermétique s'opposant à l'accès de l'air qui serait autrement aspiré dans le cylindre 26 et de là dans les autres cylindres.
Si? pour une raison quelconque, des briques constituant la maçonnerie des cylindres 8 et 14 venaient à se déplacer et à descendre à travers le cy- lindre 26, elles ne pourraient se décharger sur le pla- teau 30, mais passeraient au-delà pour tomber sur le plateau 33 et être ultérieurement enlevées à travers la porte 34. Dans ces conditions, le transporteur 31 est à l'abri.
La matière qui se décharge du tuyau 32 se compose du métal et de la ganguè.- Le métal peut 'être séparé de toute manière voulue, par exemple par sé- paration magnétique, comme cela est indiqué schématique- ment en 35 à la figure 1.
La figure 4 est une coupe verticale prise par l'enveloppe 16 et montrant la construction de la fermeture hermétique 12. Au cylindre 14 est fixée une bague z6, des rivets 37 ou autres moyens de fixation convenable étant employés.Cette bague tourne , par consé- quent, avec le cylindre. Une bague de butée ou patin 38, est disposée concentriquement à la bague 36. mais à une certaine distance de celle-ci; ces deux bagues sont re- liées par un diaphragme métallique ondulé 39,lequel dia- phragme est maintenu sur la bague 36 au moyen d'une bague
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40 et d'un boulon 41 pourvu d'un écrou de serrage 42.
Une bague similaire 43 fixe le bord extérieur du dia- phragme 39 au patin 38, les boulons 44 étant employés à cet effét. En vertu de cette disposition, un joint étanche est assuré entre le diaphragme et la bague 36 et entre le diaphragme et la bague 38. La bague 38 porte sur le rebord annulaire 45 qui fait partie de l'enveloppe 16. Un oertain nombre d'étriers 46 maintiennent le patin 38 contre le rebord 45, ces étriers ou cavaliers étant soumis à la pression des ressorts 47 portés par les ti- ges ou boulons 41. La pression des ressorts peut être réglée à l'aide des.moyens indiqués, et l'expérience pra- tique a démontré qu'un joint en substanoe hermétique est assuré entre le patin 38 et le rebord 45.
Si le cy- lindre 14 venait à se soulever dans le sens longitudinal de son axe par rapport à l'enveloppe 16 , le diaphragme 39 fléchirait simplement, le patin 38 étant tenu forte- ment contre le rebord 45, bien qu'il tourne avec le cy- lindre. Dans le cas où l'axe longitudinal du cylindre se déplacerait, le patin 38 glisserait simplement d'une ma- nière ou de l'autre sur le rebord 45. Ce joint ou ferme- ture hermétique constitue une partie très importante de l'invention- , et s'est révélé comme étant de fonctionne- ment absolument sûr. La simplicité du joint ou fermeture ne tardera pas a. être appréciée.
On comprendra que le dia- phragme et les parties qui s'y rattachent peuvent être fixés à la chambre immobile 16, et que le patin 38 peut être établi de manière à venir en contact avec une bague analogue à la bague 45 attachée au cylindre.
Pour en revenir maintenant à l'avan- tage qu'il y a à introduire le combustible réducteur à l'endroit où la matière se décharge de l'enveloppe 16
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dans le cylindre 14, on verrra que l'agent de réduction est amené immédiatement en contact avec la matière et est entraîné avec celle-ci, du fait qu'il y est pour ainsi dire moyé et est intimement mélangé avec elle , au lieu d'être isolé.L'action réductrice se trouve ainsi amorcée immédiatement et se continue d'une manière effi- cace en tous points à travers toute la matière ,ce qui a pour effet de réduire au minimum, non seulement le temps de la réduction, mais aussi la quantité de matière réductrice employée.
Comme le minerai n'est pas fondu et comme les températures employées sont biend infé- /au rieures à oelles que l'on emploie actuellement/ qu'il y a une très grande économie de combustible compa- rativement à la pratique usuelle. Si la matière traitée est constituée par du minerai de fer, le produit sera du fer très pur. Ce ne sera pas du fer spongieux, au sens du terme utilisé jusqu'à présent dans l'industrie. Aux tem- pératures qui existent et d'après d'autres conditions, ainsi que le milieu général environnant, des composés de cyanure de fer ne peuvent se former ou 'être absorbés et, par suite ,le.:. fer ne contient pas de ferrooyanures dis- sous qui sont préjudiciables.
Dans tous les cas, le fer possède un degré de résistance à la rouille qui est des plus remarquables, et lorsqu'on l'utilise dans la, fabri- cation de l'acier, il donne un acier dont les propriétés sont bien supérieures à oelles de l'acier contenant du fer obtenu par les procèdes usuels.
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Company known as: GRA1WLAR IRON 0 Oi, .NY residing: 71 Broadway NWJ-YORK Cite (United States of America) for: Process and apparatus for extracting, by reduction, metal from ores.
This invention relates to the reduction of ores, to extract the metal therefrom, and is particularly suitable for the reduction of iron ore, in relation to which it will be described below.
According to the invention, the ores are reduced in a simple and efficient manner, without them needing to go through the molten state, the reduction @
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takes place in a solid state which reduces costs.
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The invention relates more particularly to special features of construction, as well as to the general arrangement and combination of parts which will be described hereinafter.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Figure 1 of the drawing is a schematic side elevation of the apparatus employed for practicing the invention.
Figure 2 is a section taken along line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 is a section taken on line 3-3 of Figure 1.
And Figure 4 is a vertical section taken through part of the apparatus showing the details of the invention.
In accordance with the invention in Figure 1, the ore is taken in a suitable state of subdivision, that is to say, for example, in the state crushed to the degree desired to pass through a 6-mesh screen. mm.25, then it is discharged from the hopper 7 into a heating cylinder 8, The material is brought from the hopper to the cylinder 8 by means of the worm conveyor 9 and the pipe 10, the conveyor in question ending in preferably a little before the inner end of pipe 10 so that the ore piles up beyond the end of the conveyor.
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carrier and either pushed under the firm of a pad or plug which prevents air from entering the cylinder 8, through the feed mechanism,
the supply pipe passes through a fixed chamber 11 comprising a hermetic closure 12 which will be described later in more detail, in order to ensure re-connection. substantially hermetic, between the rotary cylinder 8 and the. fixed chamber 11. From the chamber 11 leaves a fireplace 13 controlled by a re-
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managed and used for 1 t êvnut.ant :. gases.
The material, passing through cylinder 8, is heated to substantially the reduction temperature, the heat preferably being supplied by the hot gases leaving the next cylinder 14 and supplemented by the introduction of the quantity of fuel. which may be necessary, by means of the burner 15 which passes through the fixed casing 16 placed at the right end of the cylinders 8 and 14.
The cylinder 8 has a hermetic closure 12, as above, so as to ensure a substantially hermetic connection between the cylinder and the casing, 16. Under these conditions, it cannot penetrate air into the cylinder 8, with the exception of that which can 'be liter voluntarily and under control by the pipe 17 and the burner 15 passing through the casing 16. The air necessary for the combustion of the fuel admitted into the cylinder 8 is supplied by this pipe 17 and burner 15 and it has been found that there is an advantage in maintaining a reducing atmosphere at the discharge end of cylinder 8 and a slightly oxidizing atmosphere
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the entry end.
Cylinder 8 is rotated by some suitable control mechanism, such as that shown, and it should be noted that the tilt of this cylinder, as well as of all other cylinders employed. .in the device, is very light, so that the larger parcels of the ore do not move too quickly ahead of the fine parcels, the goal being to force the large and fine parcels to move together, as well. what can be done. This materially increases the capacity of the apparatus and as an advantageous degree of inclination we can cite about 25mm for about 1m long.
The heated material which discharges from cylinder 8 into casing 16 falls by gravity through casing 16 and into the right-hand end of cylinder 14, which has a seal 12 in casing 16, as have above.
As it falls into cylinder 14, material encounters a reducing agent introduced through pipe 18 and preferably consisting of granulated charcoal. The advantages resulting from the introduction of the reducing fuel at this point will appear below. The reduction then takes place and the material gradually moves towards the lower end of cylinder 14 from where it eventually discharges into Casing 19, substantially of the same construction as casing 16, with a hermetic seal 12 being provided. between cylinder 14 and casing 19.
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Since the reaction of the reduction obtained with the carbon taken as reducing agent -------- is an endothermic reaction, the temperature tends to become too low, therefore fuel is introduced. , such as pulverized coal, through the casing 19 into the cylinder 14 by means of the burner 20. This burner is preferably established so as to prevent the air which sustains its combustion from coming into contact with the material in it. reduction course, which has the effect of preventing the oxidation of iron.
For this purpose, the fuel is introduced with a slight amount of entraining air, for example 25% of the air required for combustion, through the burner tube 21, into which a nozzle or nozzle enters. 'air 22 providing an annular space 23 through which the carbon and the drive air are forced to pass. The carbon and the drive air are thus made to assume a cylindrical shape, the air admitted through the nozzle rem - creasing the middle of the carbon and air cylinder. Immediately beyond the end of the nozzle 22 is disposed a part 24 in the form of a Venturi tube. The pressure which should preferably be adopted is about 2 kg.8 per square centimeter in the nozzle 22 and about 56 grams in the pipe 21 of the burner.
Thanks to these pressures with the controlled admission of air and with the arrangement shown, the charcoal surrounds the central air core very widely, the flame can be forced to appear a great length and the combustion air will have the possibility of combining with the fuel elements of the fuel, before the gases thus formed come into contact with the material being treated: moreover, the air itself cannot come into si *.
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untoward contact with the material being reduced which is indicated at 25 in FIG. 2. It will also be seen, by examining this figure, that the burner 20 is situated well against the cylinder wall, ie. that is, removal of the material contained inside said cylinder.
Under these conditions, and as is the case with cylinder 8, air is excluded from cylinder 14, with the exception of the air which is necessary to support the combustion of the fuel intended to heat the cylinder, which air is admitted under control,
The material leaving the cylinder 14 falls from the casing 19 into the cooling cylinder 26, a hermetic seal 12 being provided between this cylinder and the casing 19. The cylinder 26 is subjected to the action of a cooling agent. cooling such as, for example, water discharged from pipe 27, the cylinder being of such length that the material is cooled to a lesser degree than that or any appreciable oxidation could occur before being definitively released into the atmosphere.
The lower end of the cylinder 36 opens into the casing 28, a hermetic closure 1 2 being provided between the cylinder and the casing. The discharge end of the cylinder 26 is perforated or pierced with holes 29, the dimensions of which are such that they only allow the passage of the material being treated. This material is discharged onto the plate, or inclined plane 30, the lower end of which is curved so as to constitute a trough in which a worm conveyor 31 works.
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This worm 31 terminates a little before the end of the discharge pipe 32 of the casing 28, so that the material forms a plug or plug for the pipe, which plug acts as a hermetic seal opposing the casing. access of air which would otherwise be drawn into cylinder 26 and thence into other cylinders.
Yes? for some reason bricks constituting the masonry of cylinders 8 and 14 were to move and descend through cylinder 26, they would not be able to unload on plate 30, but would pass beyond to fall on the tray 33 and subsequently be removed through the door 34. Under these conditions, the conveyor 31 is safe.
The material which discharges from pipe 32 consists of metal and gangue. The metal can be separated in any way desired, for example by magnetic separation, as shown schematically at 35 in Figure 1. .
Figure 4 is a vertical section taken through the casing 16 and showing the construction of the hermetic closure 12. To the cylinder 14 is fixed a ring z6, rivets 37 or other suitable fastening means being employed. This ring therefore rotates. - quent, with the cylinder. A stop ring or pad 38, is disposed concentrically to the ring 36. but at a certain distance therefrom; these two rings are connected by a corrugated metal diaphragm 39, which diaphragm is held on the ring 36 by means of a ring
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40 and a bolt 41 provided with a tightening nut 42.
A similar ring 43 secures the outer edge of the diaphragm 39 to the pad 38, the bolts 44 being employed for this purpose. By virtue of this arrangement, a tight seal is provided between the diaphragm and the ring 36 and between the diaphragm and the ring 38. The ring 38 bears on the annular flange 45 which forms part of the casing 16. A certain number of calipers 46 hold the pad 38 against the flange 45, these calipers or jumpers being subjected to the pressure of the springs 47 carried by the rods or bolts 41. The pressure of the springs can be adjusted using the means indicated, and practical experience has shown that a hermetic seal is ensured between the pad 38 and the flange 45.
If the cylinder 14 were to rise longitudinally of its axis relative to the casing 16, the diaphragm 39 would simply flex, the shoe 38 being held tight against the flange 45, although it rotates with the cylinder. In the event that the longitudinal axis of the cylinder moves, the pad 38 will simply slide one way or the other over the rim 45. This seal or hermetic seal is a very important part of the invention. -, and has been found to be absolutely safe to operate. The simplicity of the seal or closure will not take long a. be appreciated.
It will be understood that the diaphragm and parts thereof may be attached to the stationary chamber 16, and that the pad 38 may be set so as to contact a ring-like ring 45 attached to the cylinder.
To return now to the advantage of introducing the reducing fuel at the point where the material discharges from the casing 16
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in cylinder 14, it will be seen that the reducing agent is brought immediately into contact with the material and is entrained therewith, since it is so to speak in it and is intimately mixed with it, instead of '' be isolated. The reducing action is thus initiated immediately and continues in an effective manner at all points through all the material, which has the effect of reducing to a minimum, not only the time of reduction, but also the amount of reducing material used.
As the ore is not melted and since the temperatures employed are well below / below those presently employed, there is a very great saving in fuel compared with usual practice. If the material being processed is iron ore, the product will be very pure iron. It will not be spongy iron, in the sense of the term used so far in the industry. At prevailing temperatures and other conditions, as well as the general surrounding environment, compounds of iron cyanide cannot be formed or be absorbed and hence the.:. iron does not contain dissolved ferrooyanides which are harmful.
In any case, iron possesses a degree of rust resistance which is most remarkable, and when used in the manufacture of steel it gives a steel whose properties are far superior to oelles of steel containing iron obtained by the usual methods.