<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
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 @
<Desc/Clms Page number 2>
a lieu à l'état solide ce qui diminue les frais.
EMI2.1
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-
<Desc/Clms Page number 3>
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-
EMI3.1
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
<Desc/Clms Page number 4>
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.
<Desc/Clms Page number 5>
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*.
<Desc/Clms Page number 6>
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.
<Desc/Clms Page number 7>
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
<Desc/Clms Page number 8>
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
<Desc/Clms Page number 9>
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.