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U;i'ROC:;:IDJi 3T ¯:'i :tß 3T .'Ui3 L. -.ùKI'il11xic DU ZINC"
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La. présente invention concerne, d'une on e;éné- rale, la fusion de minerai de zinc et vise lus Jarticuliè- rment un procadG et un appareil pour la lÎroauction cle inc m6talliue, ou d'oxyde de zinc, dans un four électriuue con-
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tinu.
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Le procédé de l'invention est continu et peut être divisé, 0 elodo, en trois parties: :2reJuiàre1Hent, le tral- tement du minerai de zinc pr';9aratoire;1eo"t sa livraison au
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four; secondement, le traitement de la matière dans le four
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;Jour la yxoduction de vapeur de zinc et, txoisir.iement, le traitement de la v<:1peur de zinc pour la production soit de /,
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zinc métallique ou d'oxyde de zinc. Le procédé peut être mis en pratique dans un appareil de l'un quelconque des ty- pes ci-après spécifiquement décrits.
Suivant le procédé préféré décrit ici, on soumet d'abord le minerai de z.inc à un frittage.. Le minerai est par cela même rendu poreux, ainsi que résistant à l'écrase- ment et à l'attrition dans les. conditions auxquelles il se trouvera exposé, dans son traitement subséquent, et il de- vient également relativement bon conducteur de l'électricité spécialement lorsqu'il est chauffa aux températures auxquel- les il est soumis dans l'opération de réduction. Le fritta- ge peut avantageusement être effectué concurremment avec une opération de désulfuration qui ' réduit la teneur ' ensoufre du minerai de préférence à environ un demi pour cent, ou même ,moins.
On broie ensuite le minerai fritte, et on le crible pour le réduire en grains d'à peu près la grosseur de grains de murs ou de pois, afin de rendre la masse uniforme et d'assurer une charge très perméable. On le mélange ensuite avec du coke ou de la hou'ille, ou autre matière carbonacée, granulée et il est alors prêt à être livré au four.
Le four employé pour la mise en pratique du procéda est du type vertical à cuve, dans lequel la charge est intro- duite à la partie supérieure' et descend par gravité à, travers le four en un,,courant continu,,
La charge entrante est d'abord préchauffée dans une section supérieure du four, ou autre préchauffeur con- venable, qui peut être chauffée par une flamme de gaz ou de pétrole. Ce préchauffage sèche La. charge et la porte pres- que à la température à laquelle elle est soumise à un trai- tement ultérieur dans. la zone de réduction du four.
Le pré- chauffage peut s'effectuer en une seule pha.se ou en deux phases.
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La charge préchauffée descend ensuite, dans le four, à une zone où elle passe entre des électrodes vertica- lement espacées entre lesquelles des courants électriques convenables passent, à travers la charge connue résistance, , pour chauffer cette charge à une température suffisante pour libérer la vapeur de zinc, mais insuffisante pour ion- dre ou scarifier la charge ou son -résidu, ou pour volatiliser en quantité notable celles des impuretés dont la présence dans la vapeur de zinc tend à la formation de poudre bleue dans les condenseurs.
Dans la réduction ae minerai de zinc conformément à l'invention, il est important que la rduc- tion s'effectue entre des limites de température plutôt étroites parce que, si la température est trop basse, la vitesse de réduction est diminuée tandis que, si la tempé- rature est trop élevée, des impuretés telles que sulfures métalliques, silice, etc..., seront volatilisées, ce qui est préjudiciable en ce sens que cela gêne la condensation de. la vapeur de zinc en zinc métallique, ou contamine le produit lorsqu'on fait de l'oxyde de zinc; de plus, avec une température trop élevée, il peut se produire une scari- fication gênant une opération continue et régulière.
La température optimum, dans. le four décrit ici, approche de 11000 C., tandis que dans la pratique antérieure, en faisant , usage de creusets ou moufles à zinc, la température dans ces derniers s'élève ordinairement à environ 13500 C.
,
Le résidu épuisé de la charge descend ensuite, sans scarification ni fusion, à une zone située au-dessous des électrodes inférieures du four, où il se refroidit de manière à être facilement déchargé, de la partie inférieure du four.
La réduction du minerai de zinc dans le four s'effectue dans une atmosphère d'où l'air est exclu. A cette fin, le four peut être fermé en hautou en bas'au
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tant en haut qu'en bas., s oit mécaniquement soit par la pré- sence d'une colonne suffisante de matière relativement froide à la partie supérieure et à la. partie inférieure.
Tout af-
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flux nota/blé d'air donnerait naissance à de l* anhydride car- bonique qui tend à oxyder la vapeur de zinc et donne naissan-
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ce à de la poudre bleue. iris , aux températures indiquées,
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avec exclusion d'air,. avec des minerais convenablement r:r6..., parés et avec une bonne condensation, le rapport du métal â, 1 poudxe bleue est même plus satisfaisant que dans. le pro- cédé au creuset actuel. En tant qu'on le saahe, on n'a ja- mais atteint jusciu''à présent un rapport industriel, entre métal et poudrebleue, dans un four électrique du type con- tinu.
La vapeur de zinc. dégagée de la charge est livrée par des tuyaux à tuyère convenables soit à des. condenseurs,
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si le produit désiré- est du zinc métallique, soit à des, moyens d'oxydation et à des dispositifs. collecteurs, d'oxyde de aine.
Les moyens d'oxydation c ons is tent de préférence en des tuyaux ou conduits dans lesquels de 1+ air est admis, l'ad- mission d'air étant contrôlée de façon à produire de 1*oxyde de zinc avec accompagnement d'un refroidissement modéré.
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L'o7,yde de zinc est ensuite amené â la chambre sacs usuelle, (tans laquelle il est recueilli. Si l'on fait usage de con- denseurs ils peuvent être de type bien connu quelconque. par le traitement préféré de la vapeur ae zinc,
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on produit un o<:yc7c de zinc ayant une grosseur moyannb de particule comprise antre quatre dixièmes de micron et un quart de micron, grosseur qui a été trouvée satisfaire très 'bien aux exigence:
.' Pour le traitement de caoutchouc.,
Par le- -Limitation de lu température à laquelle on
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met le 2Y-Oc'd, en Pa'tiiue, 1e produit est également pryti- quement exempt de soufre, ce qui est un avantage marqué, spécialement dans le cas d'oxyde de zinc dont il est fait
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usage pour la fabrication de peinture.
On décrira en particulier l'invention, à titre d'exemple, en regard des dessins ci-joints sur lesquels :
Fig. la est une 'élévation schématique, partie en coupe, d'une installation pour la mise en pratique du procède de 1.'invention;
Fige. 1 à 10 représentent une disposition préfé- rée de four, et de dispositifs y associés, pour la mise en pratique du procédé.
Fig. 1 est une élévation, en coupe, du four ;
Figs. 2 et 3 siont des coupes horizontales suivant
2-2 et 3-3, respectivement, Fig. 1.
Fig. 4 est une coupe horizontale suivant 4-4,
Fig. l, représentant la disposition adoptée lorsqu'on fait usage du four pour la production d'oxyde ae zinc.
Fig. 5 est un détail en coupe verticale suivant
5-5, Fig. 6, des moyens prévus pour supporter les sections. du four.
Fig. 6 estun plan de Fig. 5.
Fig. 7 est une élévation latérale d'une variante de moyen de support, appliquée à la section supérieure du .four.
Fig. 8 est un plan u'une disposition pareille à celle représentée à la fige 4, sauf qu'une batterie de con- denseurs. est représentée.
Fig. 9 est un schéma des circuits électriques et
Fig. 10 est un détail, partie en coupe, d'une des électrodes et desa monture.
En ce qui concerne d'abord le achéma de Fig. la, le minerai de zinc, contenu d ans la trémie 101, est livré à un dispositif de grillage et de frittage, représenté comme cdns istant en une série de plateaux 102,à fonds perforés, dis- ,posés pour se déplacer horizontalement au-dessus d'une caisse
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vent 106 reliée, par un tuyau "1.Q:i, 8. une source quelconque convenable, d'aspiration. Le minerai estchauffé, et le soufre qui s'y trouve est allumé, par le brûleur à pétrole
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lés . .Les opé;wti ons die '11 et d e f ic îgtage -'- être effectuées dans une machine du type Dwight-Lloyd, par exemple.
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On pou8se le frittage jusqu'à, un point où la teneur en soufre est de "!'6féJ:ence réduite à un demi pour cent, ou moins.
Le minerai fritté passe ensuite à un broyeur 106 où il est broya? par des cylindres 107, à la grosseur de grains de mais, ou de pois, et il tombe dans une trémie 108 d'un dispositif mélangeur 109 auquel des granules ae coke
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ou autre matière parbonac6e sont livrés par le convoyeur 110.
La charge ainsi préparée est livrée à la trémie 111 du convoyeur 112 qui la livre à la partie supérieure du four.
La charge préparée est préchauffée, comme cela est représenté sur le schéma, en deux phases : d'abord par le
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préchauffeur 113 et, en second lieu, par le 1>récfiau(feur .1L., dans le premier à une température d'environ. 6000 C. et, dans. le second, à 9U0-lt7to Co ,, Le dispositif distributeur rotatif 115 est commandé
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par des moyens électriques, indiqués schéiàatiuuenient par les conducteurs 116, de manière à maintenir le four plein.
La charge préchauffée descend continuellement, par
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gravité, a une zone du four située entre les électrodes an- nulaires 117 et Ils. Du courant, de.préférence alternatif, est fourni ± ces électrodes par le transformateur 119. Le passage du courant entre les électrodes et à travers la charge (le minerai fritté chauffé mélangé, avec du charbon,
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pour sa réduction, étant x ëlal.tivement bon conducteur de lié,. lectricité tout en.offrant cependant une résistance suffisante pour le but visé) chauffe la charge uniformément à la
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température désirée, que l'on peut contrôler en râlant l'é- nerie du courant électrique.
La haute perméabilité de la charge ,due à la nature granulaire et à la porosité au
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minerai fritté, est un facteur avantctdux en ce sens qu'elle fat que la vapeur de zinc filtre librement a travers la charge.
La charge épuisée, non fondue, descend par gravité au-dessous de l'électrode inférieure 118 dans une section 120 où elle se refroidit. La portion inférieure de cette
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matière re ose sur une cuvette 1'>rn*nt j Dint hydraulique, 7.Z, laquelle de l'eau est fournie par une source l<àJ.,.
L'eau est maintenue a un niveau convenable par une ouverture 1;'3 d'où elle coule dans un tuyau L.4. La iiati.>re iJ.i!LllS""e est enlevée par un racloir 125 qui la fait tomber sur un convoyeur 126,
La vapeur de zinc ainsi produite peut être mani-
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pulée de l'une ou l'autre de deux façons, 118 psut être retirée, par des tuyaux 1. tuyère, dans ues Conc.C.J3eurs tels par exemple lue ceux indiques 8c1dr!Jatic;;.L1eJ!;ent en L-, 7, ou bien elle peut être livrée à aes moyens qui la convertissent en fumée d'oxyde de zinc. Les condenseurs peuvent être du
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type usuel et être montas de la manière usuC11a9 il n'cst donc pas nécessaire de les aécrire davantage.
Pour la conversion de la vapeur ae zinc en oxyde,
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cette vapeur est livrée à un tuyau l..,8, os elle est '.llanG:e avec une quantité, contrôlée d'air pénétrant dans ce tuyau
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-travers une ouverture hw9 contrôlée par un e0istre 130. Le zinc est par cela même brûlé en oxyde de zinc dans l'ex- trémité inférieure du tuyau 128. Un ventilateur aspirant, à vitesse variable, 131 aspire l'oxyde de zinc du tuyau 128 et le livre , par l'intermédiaire d'un séparateur 132, à la chambre à sacs 133 dans laquelle des sacs 134 sont sus- pendus pour le recueillir, de la manière bien connue.
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Le procède est un procède continu, commentant avec le traitement du minerai brut et son mélange avec du coke ou son équivalent, se poursuivant par le traitement de la charge
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dans le four vertical, cosmie décrit, et se terminant avec la production soit de zinc métallique soit d'oxyde de zinc, comme on le désire, et 1'* enlèvement du résidu épuisé de la partie inférieure du four-.
On peut mettre le procédé, en pratiqua dans une
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variété de types d''appareils qui peuvent varier selon l'é- chelle sur laquelle on opère; mais on a trouvé- que l'appareil représenté aux fige. 1 à 10 est particulièrement utile pour le traitementde la charge'préparée. Les différences prin-
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cipales entre cet appareil et celui représente schématL;'1Jcl- 1=ient 2. la ?ig. la sont l'établissement du four ver-uical en sections',et l'usaé.e àe paires d'électrodes chicanées, deux , choses qui présentent un avantage spécial dans de grandes installations.
On a également trouvé que, dans ce type de four, la charge elle-même, concurremment avec le lent mouve- ment de dedans en dehors des gaz. ae réduction dégages, offre un obstacle suffisant a l'entrée,d'air à la partie supérieure
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et là la partie inférieure du i'Jur et qu'il ,lest pas 110C6:::'- saire d'avoir recours à des fermetures, mécaniques telles, que celle représentée à la Fig. la.
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On va i2,inteiiant décrire !la construction spécifique. de la disposition préférée de four et de dispositifs y asso- ciés.
Le corps du four représenté aux figs. 1 à 10 est fait
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d'une série de se r.tions " ,, .Q" D et :if a ont chacune est in- d.51t;;nd;::U, lel1t supportée et ce corps est de préférence pourvus en haut, d'une section de uéphauffag--, désignée ri et supportée d'une façon similaire. Ce préchauffeur possède un
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tube central en matière 'réflractair:e, 10, qui est chauffé ex- .' . par les l ç ,aolibuation à'un brûieur terieurement par les pdju'its de y,ooinbustion.dtun 1
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11' (Fig. 2), produits qui, en raison de la présence de chicanes cJnvenables 12, prévues à cet effet, vent en hélice, ou suivant un chemin tortueux, à travers le carneau
11.
La charge de minerai et ae charbon est livrée au tube 10 par un aispositif livreur convenable quelconque, tel qu'un tuyau de décharge 13 diapos;: pour être mis en rotation par l'engrenage 14,le tuyau de décharge 13 étant relié à une trémie 15 à laquelle la charge est livrée par la cande trans- porteuse lô et l'élévateur 17.
Comme cela a été dit ci-dessus, la cuve du four est formée de sections dont chacune est supportée séparément sur des colonnes, en acier, profilé 18 (représentées au nombre de trois à la fig. 3) au. moyen de consoles 19. Chaque console porte des tiges pendantes 30 qui, comme c'est représenté à. la Fig. 5, sont isolées de la face horizontale de la console par des plaques isolantes 21 et des manchons ou fourreaux 22'.
A leurs extrémités supérieures, les sont pourvues d'écrous 22 qui reposent sur une pièce de section en U, 23, entre laquelle et lea plaques isolantes se trouvent de forts ressorts 24 (voir Fig. 5).
Comme c'est représenté à la fig. 7, les écrous 22 peuvent reposer directement sur les plaques isolantes 21 sans l'interposition de ressorts, et on peut employer cette construction sur les sections D. Les aeux construc- tions offrent le moyen d'ajuster- les sections.
Comme c'est représente aux figs. 5 et 7 , les tiges 20, filetées à leurs extrémités inférieures, passent à travers, et supportent au moyen d'écrous, des couronnes. coniques 25 supportant elles-mêmes une couronne en maçonne- qui supporte, à son tour, le cylindre en maçonnerie 27 et la couronne 28. Les couronnes. 26 et 28 sont tronao- niques à leurs. bords inférieur et supérieur, respectivement, de sorte qu'il existe, entre des sections contiguës, une
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ouverture ou espace annulaire de la former allant en se rétré- cissant, représentée.
La maçonnerie employée pour former les parties. 26, 27 et 28 est de préférence faite de brigues de magnéaie fondue qui présentent les caractéristiques non seu- lement d'être très réfractaires mais aussi d'être résistantes. à la pénétration des vapeurs de zinc.
.Comme c'est représente à l'égard des sections. B, C, E et F, il est prévu une chemise ou enveloppe 29 qui, supportée sur la couronne conique 25 et s'élevant jusqu'à la périphérie externe de la couronne 28, est espacée du tube en maçonnerie 27. L'espace intervenant est garni de minerai de chrome pulvérisé qui est très réfractaire et qui. consti- tue également un moyen efficace d'empêcher la passage de la vapeur de zinc.
On voit ainsi que la cuve du four est faite d'une série de sections espacées, séparément supportées, ce qui permet la dilatation ou la contraction de ces sections et offre également un ou plusieurs espaces à travera lesquels de la vapeur de zinc peut sortir pour passer directement aux condenseura, si l'on veut faire du zinc métallique, ou aux carneaux d'oxydation, si l'on veut fabriquer de l'oxyde de zinc. A travers cet ou ces espaces annulaires, passent également les pyromètres 30.
Dana les espaces annulaires existant entre lea sections ,sont situés les moyens pour enlever du four les vapeurs, de zinc, Comme c'est représenté aux figs. 1 et 4., des tuyères 31, présentant des extrémités: 32 en forme de secteur, sont situées autour du four, avec une maçonnerie convenable entre elles. Les bouts internes de ces tuyères et la maçonnerie des couronnes 26 et 27 de sections adja- centes sont formées de façon à assurer: des joints étanches' un lut convenable, tel qu'un aiment qui peut être fait de magnésie fondue et d'un liant, étant employa aux endroits
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où c'est nécessaire.
Les bouta externes des tuyères 31 pénètrent dans les aondui te dans lesquels la vapeur de zinc eat oxydée par de l'air admis à travers des ouvertures convenables. Ces conduite sont relies par leurs extrémités supérieures à une chambre à sacs, ou autre moyen collecteur convenable,
Dans le cas ou l'on veut faire du zinc métallique, on dispose autour de la cuve du four une série de condenseurs
34x (voir Fig. 8) dont les bouts internes sont assujettis entre les couronnes adjacentes 26 et 28 de sections conti- guës et sont lutés en place de la manière décrite ci-dessus à l'égard des tuyères 32.
Afin que les ouvriers puissent avoir facilement accès à la cuve pour faire couler le zinc métallique ou pour faire des réparations e des ajustements il est prévu une cage 34, portée par un bati ou wagonnet U monté sur une voie circulaire s'étendant autour du four*des moyens convenables, de préférence actionnés électriquement, étant prévus pour élever et faire descendre la cage,.
Au bas de la cuve, il existe une section de dé- charge, E, qui peut être soit cylindrique, comme c'est re- présenté, ou aller en s'effilant, et au-dessous de l'extré- mité inférieure de laquelle se trouve une table de décharge tournante, µµ,pour l'enlèvement du résidu. On pourrait, bien entendu, faire usage de tout autre moyen convenable as- surant un enlèvement continu du résidu.
La disposition des électrodes est représentée schématiquement à la fig. 9, où A représente la cuve du four.
.Près du haut du four, se trouvent trois électro- des, H et I, en charbon ou en graphite, espacées à envi- ton 120 les unes dea autres avec leurs extrémités s'éten- dant, comme c'est représenté aux figs,. 1 et 3, à l'intérieur de la périphérie de la cuve de façon à venir en contact avec
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la change du four.
A la partie inférieure du four, sont situées une
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série correspondante d'électrodes et 1* it comme c'eat représenté, sont décalées de 1800 par rapport aux ' a- 7Leatxodea correspondantes ,s , et .s de sorte que les élec- trodes supérieure et inférieure de chaque paire sont situées sur des c8tés opposée de la cuve, Il est donc évident que
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le courant passe de fi à 1?- obliquement os diagonalement à travers la charge, comme le fait le courant de à à H' et de I à I'.
Chacun de ses circuits possède sa propre source distincte d'énergie électriqueµ représentée ici sous la
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forme de trois tranaformateurap ji! et J?p dont chacun est connecté va tiea lignes principales de transmission de- nergie va courant alternatîf . chaque circuit étant pourvu de dispositifs de contrôle convenables àb Ë* .0 t c-- pEléfé- rence automatiqueup pour contrôler son voltage et aon am- pérage..
On peut faire usage soit de courant alternatif ou de courant continu, mais de préférence de courant al-
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ternatif monophaaa, et il ss,t évident qu'on peut faire usages pour chaque cireuit,1 d courants engendrés indépen- damment,, Les chemina des courants:, indiqués: d'une façon générale par les lignes ponctuées (ris. 9) se croissent les uns les autres quelque part à peu près au milieu de la charge, entre les électrodes.
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Le xésuLt.t de cette disposition est gue, va mesure que la charge descend à travers:
le four, chaque portion de cette charge est soumise à Inaction de l'un ou l'autre
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de cee, eourantni, de sorte que toute la masse est uniformément portée, et maintenue, 'à toute température désirée* Les éleetro,des aont d.e préféxence de section carrée ou rectangulaire et sont disposées âfiebe-une de le'ma arêtea en hautt comme c'est représenta aux figs. 1 et s, de aorte
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quelles n'offrent pas d'obstacle notable à la descente de la charge à travers le four, tout en offrant un contact étendu avec cette charge.
Comme cela eat représenté à la fig, 10, les élec- trodes peuvent être montées dans des porte-électrode 50, portés par des montants 51 qui sont eux mêmes supportés par la couronne conique 25 mais sont isolés de celle-ci par un isolant La maçonnerie, dans les sections et D, est construite de faon à ménager des ouvertures convenables pour les électrodes, En Résumé* l'invention comprend 1
1 .
Un procédé. de traitement de minerai de zinc dans un four continu, à cuve, chauffé électriquement, pour la production de vapeur de zinc et sa conversion en zinc métallique ou en oxyde de zinc, selon qu'on le désire, pro- cédé essentiellement caractérisé par le fait qu'on chauffe électriquement une charge très perméable et coulant libre- ment, composée de minerai fritté granulaire et de matière carbonacée granulaire, à une température suffisante pour distiller le zinc, mais insuffisante pour fondre ou scorifier le résidu, ce procédé pouvant d'ailleurs tre caractérisé, en outre, par le fait que a) On maintient la température au-dessous du point de distillation des aulfures dans le minerai,
grâce à quoi il se dégage une vapeur sensiblement exempte de soufre et (ou) que : b) On soumet la charge à un préchauffage pour aug- menter aa conductibilité électrique, avent qu'elle pénètre dans la zone de fusion électrique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The present invention relates, in general, to the smelting of zinc ore and is particularly directed to a process and apparatus for the production of metal, or zinc oxide, in a furnace. electriuue con-
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tinu.
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The process of the invention is continuous and can be divided, 0 elodo, into three parts:: 2nd, the processing of the zinc ore pr '; 9aratoire; 1st its delivery to the
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oven; secondly, the treatment of the material in the furnace
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; Day the production of zinc vapor and, optionally, the treatment of zinc for the production of either /,
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metallic zinc or zinc oxide. The method can be practiced in an apparatus of any of the types hereinafter specifically described.
In accordance with the preferred method described herein, the zinc ore is first subjected to sintering. The ore is thereby rendered porous, as well as resistant to crushing and attrition therein. conditions to which it will be exposed, in its subsequent processing, and it also becomes a relatively good conductor of electricity especially when heated to the temperatures to which it is subjected in the reduction operation. The sintering can advantageously be carried out in conjunction with a desulfurization operation which reduces the sulfur content of the ore preferably to about half a percent, or even less.
The sintered ore is then crushed, and sifted to reduce it to grains about the size of walls or peas, in order to make the mass uniform and to ensure a very permeable charge. It is then mixed with coke or coal, or other carbonaceous material, granulated and it is then ready to be delivered to the oven.
The furnace employed for carrying out the procedure is of the vertical vessel type, in which the charge is introduced at the top and descends by gravity through the furnace in a direct current.
The incoming charge is first preheated in an upper section of the furnace, or other suitable preheater, which may be heated by a gas or oil flame. This preheating dries the load and the door to almost the temperature at which it is further processed in. the reduction zone of the oven.
The preheating can be carried out in a single phase or in two phases.
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The preheated load then descends, in the furnace, to a zone where it passes between vertically spaced electrodes between which suitable electric currents pass, through the known load resistance, to heat that load to a temperature sufficient to release the charge. zinc vapor, but insufficient to ion- dre or scarify the charge or its residue, or to volatilize in appreciable quantity those of the impurities whose presence in the zinc vapor tends to form blue powder in the condensers.
In the reduction of zinc ore according to the invention, it is important that the reduction takes place between rather narrow temperature limits because, if the temperature is too low, the reduction rate is decreased while, if the temperature is too high, impurities such as metal sulphides, silica, etc., will be volatilized, which is detrimental in that it hinders the condensation of. zinc vapor into metallic zinc, or contaminates the product when making zinc oxide; moreover, with too high a temperature, scariification may occur, interfering with continuous and regular operation.
The optimum temperature, in. the furnace described here approaches 11,000 C., while in the past practice, by making use of zinc crucibles or muffles, the temperature in the latter usually rises to about 13,500 C.
,
The spent residue from the charge then descends, without scarification or melting, to an area below the lower electrodes of the furnace, where it cools so as to be easily discharged, from the lower part of the furnace.
The reduction of zinc ore in the kiln takes place in an atmosphere from which air is excluded. For this purpose, the oven can be closed at the top or at the bottom.
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both above and below. Either mechanically or by the presence of a sufficient column of relatively cool material at the top and at the. lower part.
All af-
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flow nota / wheat of air would give rise to carbonic anhydride which tends to oxidize the zinc vapor and gives rise to
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this to blue powder. iris, at the temperatures indicated,
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with air exclusion ,. with suitably r: r6 ... ores, trimmed and with good condensation, the ratio of the metal λ, 1 blue poudx is even more satisfactory than in. the current crucible process. As far as we know, an industrial relationship between metal and blue powder has never been achieved until now in an electric furnace of the continuous type.
Zinc vapor. released from the load is delivered by suitable nozzle pipes either to. condensers,
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if the desired product is metallic zinc, either to oxidation means and devices. collectors, groin oxide.
The oxidation means preferably consist of pipes or conduits into which air is admitted, the air inlet being controlled so as to produce zinc oxide with the accompaniment of a gas. moderate cooling.
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The zinc oxide is then fed to the usual bag chamber, where it is collected. If condensers are used they can be of any well known type by the preferred steam treatment. zinc,
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an o <: yc7c of zinc is produced having an average particle size between four tenths of a micron and a quarter of a micron, a size which has been found to satisfy the requirements very well:
. ' For rubber processing.,
By the- -Limitation of the temperature at which
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In addition to the 2Y-Oc'd, the product is also almost free of sulfur, which is a marked advantage, especially in the case of zinc oxide from which it is made.
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use for the manufacture of paint.
The invention will be described in particular, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1a is a schematic elevation, partly in section, of an installation for practicing the method of the invention;
Freezes. 1-10 show a preferred arrangement of an oven, and associated devices, for practicing the method.
Fig. 1 is a sectional elevation of the oven;
Figs. 2 and 3 are horizontal sections following
2-2 and 3-3, respectively, Fig. 1.
Fig. 4 is a horizontal section along 4-4,
Fig. 1, showing the arrangement adopted when the furnace is used for the production of zinc oxide.
Fig. 5 is a detail in vertical section following
5-5, Fig. 6, means provided to support the sections. from the oven.
Fig. 6 is a plan of FIG. 5.
Fig. 7 is a side elevation of an alternative support means, applied to the upper section of the oven.
Fig. 8 is a plan of an arrangement similar to that shown in figure 4, except that a battery of condensers. is shown.
Fig. 9 is a diagram of the electrical circuits and
Fig. 10 is a detail, partly in section, of one of the electrodes and its mount.
With regard first of all to the achema of FIG. The zinc ore, contained in the hopper 101, is delivered to a roasting and sintering device, represented as being in a series of trays 102, with perforated bottoms, arranged to move horizontally at the- above a crate
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wind 106 connected, by a pipe "1.Q: i, 8. any suitable source, of suction. The ore is heated, and the sulfur in it is ignited, by the oil burner
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the . The ope; wti ons die '11 and d e f ic îgtage -'- be carried out in a machine of the Dwight-Lloyd type, for example.
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The sintering is continued to a point where the sulfur content is reduced to one-half percent or less.
The sintered ore then passes to a mill 106 where it is ground? by cylinders 107, the size of grains of corn, or peas, and it falls into a hopper 108 of a mixing device 109 to which granules ae coke
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or other parbonac6e material are delivered by the conveyor 110.
The load thus prepared is delivered to the hopper 111 of the conveyor 112 which delivers it to the upper part of the oven.
The prepared charge is preheated, as shown in the diagram, in two phases: first by the
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preheater 113 and, secondly, by the 1> refiau (feur .1L., in the first at a temperature of about. 6000 C. and, in. the second, at 9U0-lt7to Co ,, The rotary distributor device 115 is ordered
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by electrical means, indicated schéiàatiuuenient by the conductors 116, so as to keep the oven full.
The preheated load continuously descends, for example
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gravity, has a zone of the furnace located between the annular electrodes 117 and Il. Current, preferably alternating, is supplied to these electrodes by transformer 119. Current flow between the electrodes and through the load (the heated sintered ore mixed with coal,
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for its reduction, being x ëlal.tively good conductor of bound ,. electricity while providing sufficient resistance for the intended purpose) heats the load evenly at the
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desired temperature, which can be controlled by grinding the electric current.
The high permeability of the filler, due to the granular nature and the porosity in
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sintered ore, is a leading factor in that it causes the zinc vapor to filter freely through the feed.
The depleted, unmelted charge descends by gravity below the lower electrode 118 into a section 120 where it cools. The lower portion of this
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material res ose on a basin 1 '> rn * nt j Dint hydraulic, 7.Z, which water is supplied by a source l <àJ.,.
The water is maintained at a suitable level by an opening 1; '3 from which it flows into a pipe L.4. The iiati.> Re iJ.i! LllS "" e is removed by a scraper 125 which drops it onto a conveyor 126,
The zinc vapor thus produced can be handled
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pulée in one or the other of two ways, 118 can be withdrawn, by pipes 1. nozzle, in ues Conc.C.J3eurs such for example read those indicated 8c1dr! Jatic ;;. L1eJ!; ent in L -, 7, or else it can be delivered by means which convert it into zinc oxide smoke. The condensers can be
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usual type and be mounted in the usuC11a9 way, it is therefore not necessary to write them further.
For the conversion of zinc vapor to oxide,
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this vapor is delivered to a pipe l .., 8, os it is' .llanG: e with a controlled quantity of air entering this pipe
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-through an opening hw9 controlled by an e0istre 130. The zinc is thereby burnt to zinc oxide in the lower end of the pipe 128. A suction fan, at variable speed, 131 sucks the zinc oxide from the pipe 128 and delivers it, via a separator 132, to the bag chamber 133 in which bags 134 are hung to collect it, in the well known manner.
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The process is a continuous process, commenting with the processing of the raw ore and its blending with coke or its equivalent, continuing with the processing of the feedstock
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in the vertical furnace, as described, and ending with the production of either metallic zinc or zinc oxide, as desired, and the removal of spent residue from the bottom of the furnace.
We can put the process, practiced in a
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variety of types of apparatus which may vary according to the scale on which one operates; but we have found that the apparatus shown in freezes. 1 to 10 is particularly useful for processing the prepared load. The main differences
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cipals between this apparatus and that represented schematL; '1Jcl- 1 = ient 2. la? ig. The are the establishment of the vertical furnace in sections, and the used pairs of baffled electrodes, two things which are of special advantage in large installations.
It has also been found that, in this type of furnace, the charge itself, concurrently with the slow movement in and out of the gases. ae reduction clears, offers a sufficient obstacle to the entry of air at the top
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and there the lower part of the i'Jur and that it is not necessary to have recourse to closures, mechanical such as that shown in FIG. the.
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We will i2, inteiiant to describe! The specific construction. of the preferred furnace arrangement and associated devices.
The body of the oven shown in figs. 1 to 10 is done
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of a series of sections ",, .Q" D and: if a are each indent ;; nd; :: U, lelt supported and this body is preferably provided at the top, with a section of uepheating, designated ri and supported in a similar fashion. This preheater has a
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central tube in reflective material: e, 10, which is heated ex-. . by the l ç, aolibuation to a burner teriorly by the pdju'its of y, ooinbustion.dtun 1
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11 '(Fig. 2), products which, due to the presence of suitable baffles 12, provided for this purpose, wind helically, or following a tortuous path, through the flue
11.
The load of ore and coal is delivered to tube 10 by some suitable delivery device, such as a 13-slide discharge pipe ;: to be rotated by gear 14, the discharge pipe 13 being connected to a hopper 15 to which the load is delivered by the conveyor 10 and the elevator 17.
As has been said above, the furnace vessel is formed of sections each of which is supported separately on columns, steel, section 18 (shown in number of three in FIG. 3). means of consoles 19. Each console carries hanging rods 30 which, as shown in. Fig. 5, are isolated from the horizontal face of the console by insulating plates 21 and sleeves or sleeves 22 '.
At their upper ends, the are provided with nuts 22 which rest on a U-section piece 23, between which and the insulating plates are strong springs 24 (see Fig. 5).
As shown in fig. 7, the nuts 22 can rest directly on the insulating plates 21 without the interposition of springs, and this construction can be employed on the D sections. Both constructions provide a means of adjusting the sections.
As it is represented in figs. 5 and 7, the rods 20, threaded at their lower ends, pass through, and support by means of nuts, crowns. conicals 25 themselves supporting a masonry crown which in turn supports the masonry cylinder 27 and the crown 28. The crowns. 26 and 28 are trononic to theirs. lower and upper edges, respectively, so that between adjoining sections there is a
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narrowing opening or annular space of forming it, shown.
The masonry used to form the parts. 26, 27 and 28 is preferably made of molten magnesia brigues which exhibit the characteristics not only of being very refractory but also of being resistant. to the penetration of zinc vapors.
As is represents with respect to sections. B, C, E and F, there is provided a jacket or casing 29 which, supported on the conical crown 25 and extending to the outer periphery of the crown 28, is spaced from the masonry tube 27. The space intervening is lined with pulverized chrome ore which is very refractory and which. is also an effective means of preventing the passage of zinc vapor.
It is thus seen that the furnace tank is made of a series of spaced sections, separately supported, which allows the expansion or contraction of these sections and also offers one or more spaces through which the zinc vapor can exit for go directly to the condensera, if you want to make metallic zinc, or to the oxidation flues, if you want to make zinc oxide. The pyrometers 30 also pass through this or these annular spaces.
In the annular spaces existing between the sections, are located the means for removing zinc fumes from the oven, As shown in figs. 1 and 4., nozzles 31, having ends: 32 in the form of a sector, are located around the furnace, with suitable masonry between them. The internal ends of these tuyeres and the masonry of the crowns 26 and 27 of adjoining sections are so formed as to ensure: tight joints, a suitable lut, such as a magnet which may be made of molten magnesia and a binder, being employed in places
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where it is needed.
The outer ends of the nozzles 31 enter the ducts in which the zinc vapor is oxidized by air admitted through suitable openings. These pipes are connected by their upper ends to a bag chamber, or other suitable collecting means,
If you want to make metallic zinc, a series of condensers is placed around the furnace tank.
34x (see Fig. 8), the inner ends of which are secured between adjacent crowns 26 and 28 of contiguous sections and are pressed into place in the manner described above with respect to nozzles 32.
So that the workers can have easy access to the tank to pour the metallic zinc or to make repairs and adjustments, a cage 34 is provided, carried by a frame or U wagon mounted on a circular track extending around the furnace * suitable means, preferably electrically actuated, being provided to raise and lower the cage ,.
At the bottom of the vessel there is a discharge section, E, which can be either cylindrical, as shown, or tapering, and below the lower end of which is a rotating discharge table, µµ, for residue removal. Any other suitable means could, of course, be used to ensure continuous removal of the residue.
The arrangement of the electrodes is shown schematically in FIG. 9, where A represents the oven bowl.
Near the top of the furnace are three electrodes, H and I, of carbon or graphite, spaced about 120 from each other with their ends extending, as shown in figs. ,. 1 and 3, inside the periphery of the tank so as to come into contact with
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changing the oven.
At the bottom of the oven, there is a
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corresponding series of electrodes and 1 * it as shown, are offset by 1800 from the corresponding a-7Leatxodea, s, and .s so that the upper and lower electrodes of each pair are located on opposite sides of the tank, It is therefore obvious that
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the current goes from fi to 1? - obliquely os diagonally across the load, as does the current from to to H 'and from I to I'.
Each of its circuits has its own distinct source of electrical energyµ represented here under the
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form of three tranaformateurap ji! and J? p each of which is connected goes to the main power transmission lines going to alternating current. each circuit being provided with suitable control devices to b Ë * .0 t c - automatic reference to control its voltage and amperage.
Either alternating current or direct current can be used, but preferably al-
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ternative monophaaa, and it is obvious that one can make uses for each cireuit, 1 d currents generated independently ,, The path of the currents :, indicated: generally by the dotted lines (ris. 9) intersect each other somewhere roughly in the middle of the load, between the electrodes.
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The xésuLt.t of this arrangement is gue, goes as the load goes down through:
furnace, each portion of this load is subjected to Inaction of one or the other
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of this, eourantni, so that the whole mass is uniformly carried, and maintained, 'at any desired temperature it is represented in figs. 1 and s, of aorta
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which do not present any appreciable obstacle to the descent of the load through the furnace, while providing extensive contact with this load.
As shown in FIG. 10, the electrodes can be mounted in electrode holders 50, carried by uprights 51 which are themselves supported by the conical ring 25 but are isolated therefrom by an insulator La. masonry, in sections and D, is constructed so as to leave suitable openings for the electrodes, In summary * the invention comprises 1
1.
A method. for processing zinc ore in a continuous, electrically heated shaft furnace for the production of zinc vapor and its conversion into metallic zinc or zinc oxide, as desired, a process characterized essentially by the causes a highly permeable, free-flowing charge, composed of granular sintered ore and granular carbonaceous material, to be electrically heated to a temperature sufficient to distill the zinc but insufficient to melt or slag the residue, which process may elsewhere be characterized, moreover, by the fact that a) the temperature is maintained below the point of distillation of the sulphides in the ore,
whereby substantially sulfur-free vapor is given off and / or: b) The charge is preheated to increase the electrical conductivity before it enters the electrical melting zone.
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