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'thR0CI8IE POUR B1!1]'BCTillR D23 REACTIONS ::..:rTTRJ L:;S G:'-; -,T Lj.:S SOIJI- DES ET APPAREILS POM, LA 1.1131. EN #-JDVll:J D-, OU J?OC-D311
La présente invention concerne un procédé pour effec- tuer des réaetions entre clés solides finement divisés et des .gaz ou vapeurs et entre des gaz ou vapeurs et des solides sous une forme pulvérulente ou granulée, ainsi que les appareils pour la mise en oeuvre de ce procédê qui est adapté pour être employé dans les cas o soit une réaction complète'des solides, soit une utilisation complète de l'agent gazeux, soit les deux ensemble, sont requis. Dans ce procédé,
la matière à traiter est introduite à l'état finement divisé dans une masse frag- nentée qui est enfermée sans tassage dans une enceinte et qui
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est relativement grossière, iherte, exactement dimensionnée .et constituée notamment par des boulets, des galets, des morceaux de briques ou similaires;
cette matière étant exposée à l'action d'un courant de gaz de, réaction tandis que l'ensemble est en- trafné en rotation dans des conditions qui font apparaître un mouvement relatif limité entre les galets ou autre matière inerte et des changements fréquents dans les positions de repos de la matière à traiter d'où il résulte une disposition de cette matière suivant des changements continuels d'empilages nombreux et des courants de chute fréquemment interrompus, en principe dans la totalité de la masse de galets ou autre ma- t ière interte.
Le procédé. dans une forme préférée, comprend éga- lement une alimentation continue ou intermittence de matière
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à traiter, a.-,cialement à la masse tournante de ellil" tandis qu'elle est exposée à l'action des gaz de réaction.
De plus, pour amener une grande intimité de contact entre les solides et les gaz et de ce fait augmenter la vitesse de réaction, le présent procédé vise de soumettre la matière à traiter à une action abrasive limitée dans le but de détacher et de retirer au moins en partie des produits solides de réac- tion formés sur les surfaces des particules de la matière traitée, de sorte quteune réaction complète peut être rapide- ment effectuée.
L'invention comprend en outre dans son cadre, des moyens pour la mise en oeuvre du procédé décrit et qui com- prennent notamment une chambre tournante presque mais non'com- plètement pleine, de boulets ou galets de matière inere, des moyens pour retenir les galets dans la chambre mais permettant l'écoulement à travers celle-ci de la matière à traiter finement divisée, des moyens pour contrôler la température de la chambre, des moyens pour alimenter un gaz ou une vapeur et pour le
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forcer à passer à travers la masse de boulets ou de galets en contact intime avec la matière solide disposée dans ces galets, des moyens pour retirer 'les produits solides de réac- tion,
et.des moyens pour retirer les gaz épuisés et pour assurer .l'alimentation, en matière'solide,, à traiter,
Un traitement efficace des solides divisés finement, présente une difficulté considérable dans, soit la quantité, . soit l'opération continue dans quelques cas et particulièrement lorsque les produits solides de réaction sont formés.
Avec une quantité ou charge admissible de matière finement divisée, 1' accomplissement de la pénétration et de la réaction sont géné- ralement tris lents, et la charge est apte à devenir impéné- foisonnement trable si un / se produit. Dans les procédés continus utilisant un appareil avec une profusion de mécanis- mes, la capacité pour une installation donnée est très faible, particulièrement si une réaction complète est requise entre les solides et les gaz ou certains d'entre eux, En utilisant un four ou tambour incliné rotatif comportant un mince courant agité, la vitesse de réaction et l'efficacité par rapport au minerai sont modérés mais le gaz d'utilisation est pauvre. Les
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0 gaz s'élèvent et se déplacent à travers la partie supérieure sans contact efficace avec la matière en traitement.
Des sail- lies ou ailettes (des chicanes internes dans le revêtement d'un four rotatif, destiné à soulever les solides et à les laisser tomber à travers les gaz) sont d'un secours utile mais les fours ainsi équipes sont encore très inefficaces comme moyen pour effectuer le contact entre les solides et les gaz,
Suivant la présente invention, on utilise un appareil du type "cylindre Bruckner " ou four rotatif et presque, mais non complètement plein d'une masse non tassée de boulets, de galets ou similaires composes de matière inerte telle que de .a brique bien vitrifiée, de la porcelaine ou autres matières
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céramiques dures et compactes. Dans quelques cas de la pierre brisée peut être employée et dans d'autres cas des boulets de métal.
Lorsque des boulets de métal sont employés, ils doivent de préférence être coules creux puisque le grand poids exigé dans les broyeurs à boulets, n'est pas nécessaire pour les buts de cette invention. Des morceaux de briques, en forme d'une brique grossièrement cubique sont bon marché et peuvent être employés où des arêtes tranchantes sont désirables pour exercer une action de grattage sur les parois et contribuer à empêcher la formation d'aggrégats.
Cependant, du fait de la tendance des morceaux de briques à s'empiler suivant leurs surfaces planes en contact, ce qui diminue ainsi la perméabilité de la masse, il est préférable, lorsque des arêtes coupantes sont requises et, dans ce cas, la dépense supplémentaire n'est pas prohibitive, d'employer des formes sphériques avec des saillies en forme de coins ou des,formes cubiques avec des pyramides superposées sur chaque face du cube.
Avec le four rempli, comme décrit ci -dessus, et mis en rotation, si une matière solide fine est introduite à. une extrémité, elle se déplace suivant des chemins sinueux à tra- vers.la masse, puisque les galets ou solides du type indiqué s'entassent en piles constamment modifiées et il se produit des chutes et des dispersions de la matière dans les espaces entre les galets. Tandis que la matière solide fine se déplace ainsi, des parties de celle-ci sont présentes à chaque instant en tous ou presque tous les points de la section transversale du four. Le contact des solides et des gaz est très efficace.
Les galets, pendant la rotation du four, ont un léger mouvement relatif et soumettent la matière solide en traitement à une abrasion modérés qui tend à détacher tout produit solide de réaction qui pourrait se former sur les surfaces des granules et par conséquent exposer constamment de nouvelles surfaoes à
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l'action des gaz.
La partie du tambour, non remplie avec des galets et de la matière solide mélangés est relativement petite et des chicanes peuvent être disposées à certains intervalles pour détourner dans la masse des galets et de matière solide, des gaz qui autrement pourraient passer le long de 1''espace non rempli sans venir en contact avec la matière à traiter. Du
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fait de la distributiol1T!lliloJ'L1G ,1", :':'.,::..1lJ jF;.c.."50#; et de la matière solide à travers la masse des galets, l'accumulation de chaleur, dégagée pendant la réaction, est réduite au mini- mum.
L'opération diffère de celle d'un broyeur à boulets en ce que aucune chute sensible des galets pour produire une
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aalL,6 action de pilonnage n'est désirée; les s e3 ont une action de frottement mais leur fonction principale est d'assurer la répartition et le contact des gaz et des solides. Inaction de frottement peut être contrôlée avec autant de précision qu'on le désire , par le tassement u la liberté des galets; ceci étant déterminé par la hauteur à laquelle les galets sont maintenus dans la chambre de réaction.
La chambre, lorsqu'elle est relativement courte, peut être placée horizontalement et l'alimentation, dans le sens de la longueur, en matière solide fine, à travers cette chambre peut être réalisée du fait que les solides s'élèvent jusqu'à un niveau élevé à 1'extrémité d'alimentation et à un niveau
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bas à l'extrémité d'évacuation. A cause du grand contact effi- cace obtenu, la chambre peut, en pratique, être d'un diamètre plus grand, mais d'une longueur moindre que ce qu'il était considéré comme admissible précédemment. Avec des chambres longues il peut être désirable d'avoir l'axe placé suivant une certains inclinaison sur l'horizontale pour favoriser le passade
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des matières fines.
Lorsque cei est réalisé, il est ordinaire]Ben-&
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désirable de placer une ou plusieurs grilles sur la longueur de la chambre de réaction pour absorber la poussée de la masse de galets qui autrement pourrait être excessive à l'extrémité inférieure de'la chambre et pour empêcher un tassement trop important des galets à l'extrémité inférieure.
Comme décrit, la chambre rotative est presque mais
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non complètement remplie avec des eËi.llou.R: ou boulets non tassés et une ligne droite d'écoulement du gaz à travers la partie non remplie est évitée en prévoyant des/déflecteurs ou chicanes de détournement. Cependant. le contact intime désiré entre,le gaz de réaction et la matière solide à traiter peut être effectué en prévoyant, à des points espacés longitudinal e- ment dans le four, des parties d'un diamètre croissant et en remplissant ces parties agrandies presque mais non complètement de galets de sorte que dans ces parties; les galets peuvent avoir un mouvement relatif suffisant pour produire une abrasion modérée des particules de matière solide qui les traversent.
Dans cette modification, les parties intermédiaire peuvent
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être, en principe, complètement pleines de o;:, obligeant les gaz de réaction à passer à travers ces parties pour toucher la masse des galets et la matière mélangée disposée dans la chambre. Les parties agrandies, ci-dessus mentionnées, peuvent être formées par des variations de diamètre de l'enveloppe métallique du four. Dans une variante, l'enveloppe métal- lique peut être construite d'un diamètre uniforme et les parties agrandies réalisées en faisant varier l'épaisseur de la garni- turc.
Lorsqu'on opère avec certains genres de matériaux et de gaz et pour certains buts, les gaz qui entrent dans l'espace libre, au-dessus de la masse des galets' sont aspirés complète- ment, dans a chute de la masse des solides et des galets par l'action, sous forme de pluie, de la matière qui tombe de sorte @
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qu'il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens do détourne- ment dans la chambre de réaction. Cet effet d'aspiration natu- relle, variera légèrement avec la vitesse de rotation du four, avec la finesse et le poids spécifique de la matière so- lide subissant le traitement et avec le genre du réactif gazeux employé.
A titre d'exemple, les pyrites de fer sous une forme divisée finement, peuvent être traités efficacement avec du chlorune de soufre pour produire du chlorure ferreux et des va- peurs libres de chlurure de soufre à travers l'espace au-dessus
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des Qillo#!: même lorsque des déflecteurs ne sont pas prévus dans la chambre de réaction.
Bien que le procédé précédemment décrit soit généra- lement applicable aux réactions entre des solides et des gaz et dans lesquelles les produits résultants sont, soit des so- lides, des solides et des gaz ou des vapeurs, soit des gaz ou des vapeurs seulement.
On indiquera ci-après, à titre d'exemple, le procédé suivant l'invention appliqué à la chloruration des minerais sulfureux et plus particulièrement des minerais contenant des sulfures de fer,
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seu- lement, des moyens pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale faite à travers une forme de réalisation d'un appareil suivant l'inven- tïon, les galets étant enlevés,
La figure 2 est une coupe verticale faite suivant la ligne 2-2 de la figure' 1, mais à une échelleun peu plus grande, avec la chambre remplie de galets comme dans le fonc- tionnement réel,
La figure 3 est une vue partielle en coupe longitu- dinale faite suivant la ligne 3-3 de la figure 2,
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La figure 4 est une vue en coupe verticale de l'extrémité d'entrée de l'alimentation du minerai dans la chambre de réaction avec desm.oyens d'alimentation omis en partie,
La figure 5 est une coupe, avec partie attachée, faite suivant la ligne 5-5 de la figure 4,
La figure 6 'est une vue, en coupe verticale, de l'extrémité de décharge,de la chambre de réaction,
La figure 7 est une vue partielle avec une partie en élévation et une partie en ooupe faite suivant la ligne 7-7 de la figure 6,
La figure 8 est une coupe longitudinale verticale montrant une forme modifiée du mécanisme de décharge,
La figure 9 est une coupe verticale faitesuivant la ligne 9-9 de la figure 8,
La figure 10 est une vue partielle, avec coupe lon- gitudinale, montrant une forme modifiée de la garniturepour réaliser le détournement des gaz,
La figure Il est une coupe verticale à travers la chambre de réaction avec une disposition différente de celle qui est montrée dans les figures 1, 2 et 3, -La figure 12 est,une vue Respective d'une forme spé-
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ciale de galets ayant une forme générale nt ,1 .a..Ei.e.s.
y oa±&à@ ..@J1 ,;L:.f).J7.me. 44 00i112, cubique avec des pyramides sur les faces,
La figure 13 est une élévation de côté d'une autre forme de galets ayant une forme générale sphérique avec des saillies en forme de coins,,
La figure 14 est une section faite suivant la ligne
14-14 de la figure 13.
Dans la forme de réalisation de l'appareil montré par la figure 1, une enveloppe métallique cylindrique 10 est
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pourvue d'un revêtement réfractaire 12 ayant des parties fixas annulaires et espacées 14 dont le but sera expliqué ultérieurement. SE rattachant aux parois d'extrémité de la chambre de réaction ainsi formée, sont disposés des virolss métalliques cylindriques ou tubes 18 et 20 d'un diamètre réduit, servant respectivement à limiter une entrée pour l'ar- rivée du minerai ou autre matière solide à traiter et une sortie pour le produit solide de réaction.
Les viroles ou tubes 18 et 20 dans la forme de réalisation de l'appareil montré par la figure 1 agissent comme des tourillons au moyen desquels la chambre de réaction peut être déplacée angulairement et au moins dans la partie supportée par des moyens appropriés non montrés.
La chambre de réaction 16, comme montré par les fi- gures 2 et 5 est presque mais non complètement remplie avec
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des 22. De sorte que les avantages complets de afin- vention peuvent être assurés; l'espace non rempli ne doit pas s'étendre en dessous du bord inférieur de celle des narties fixes 14 se déplaçant à travers la partie non remplie à un instant donne pendant la rotation de la chambre en fonctionne- ment. La position de cet espace non rempli prend, pendant la rotation de la chambre et sa disposition par rapport à la par- tie fixe 14; sont indiquées par la figure 2 dans laquelle la chambre de réaction est supposée être entraînée en rotation dans la direction indiquée par la flèche.
Lorsque la chambre tourne, un léger-mouvement relatif se produit entre les galets grâce ququel un émiettement modéré des particules du minerai ou autres-matières solides à traiter, peut apparaître entre les
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#" 5 en contact ou entre les galets qui tombent et le re- vêtement 12 et en même temps provoque la chute eh pluie des particules non directement détachées par flottement à travers les interstices entre les galets et augmente leur exposition gaz de réaction.
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Bien que' les galets 22 sont montrés, en principe, sphériques sur le dessin,; ils peuvent comme/ ci-dessus indiqué avoir d'autres formes. Deux formes, spécialement destinées à être employées, lorsqu'il est désire, de produire une action de grattage sur le revêtement sont montrées par les figures
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lu, 13 et 14. Dans la figure 12, un .emîtu 22e est montré sous une forme en principe cubique avec des pyramides 23 for- mées sur les six faces. Si on le désire, les pyramides ou autres formes .angulaires peuvent être formées sur un nombre plus petit de faces. Sur les figures 13 et 14, un galet 22b est montré dans une forme en principe sphérique avec des,sail- lies 25 en forme de coins espacés formées sur ce galet.
Afin d'alimenter en minerai ou autre matière à traiter la chambre de réaction sans que la masse de galets sity oppose, une corbeille interne de distribution 24 est prévue. Cette corbeille de distribution peut être réalisée suivant de nom- breuses formes. Dans la forme de réalisation montrée, elle comporte plusieurs anneaux métalliques espacés 26 et une plaque d'extrémité 28 réunis entre eux et à l'extrémité de la chambre de réaction par des boulons 30 ou moyens équiva.- lents. Les anneaux 26 et la plaque d'extrémité 28 peuvent être recouverts d'une matière réfractaire appropriée 32 sur leurs faces externes, ou faces en contact avec les galets dans la chambre 16 et exposées à l'action de grattage des galets.
Ceci est particulièrement, important dans le cas de gaz de réac- tion qui tendent à attaquer le fer ou autres constituants du métâl.puisque les composés ainsi formés, tendent souvent à agir comme un recouvrement protecteur, contre une attaque ultérieure à moins qu'ils soient déplacés par grattage ou autrement. Par exemple si un gaz chlorurant est envoyé dans la chambre' de réaction, le fer ou l'acier, venant en contact avec lui. tendent à se protéger eux-mêmes par une mince couche de chlorure et ne
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subissent plus d'autres corrosions à moins que cette couche soit enlevée.
Le recouvrement réfractaire 32- peut, cependant être supprimé en employant des aciers à haute teneur en/chrome ou autres alliages qui sont résistants à l'usure et à la cor- rosion par les gaz ou autres matières corrosives.
La oorbeille de distribution est disposée dans l'axe de l'ouverture d'entrée 34 communiquant avec le tube 18.
Disposés dans le tube 18 et s'étendant à un certain point dans la corbeille 24, sont des moyens d'alimentation appropriés' tels par exemple qu'une vis d'Archimède 36 dans la tubulure
38 s'étendant à partir d'une source de minerai ou autre ma- tière à traiter, non représentée. Dans le fonctionnement, la matière solide-finement divisées introduite dans la corbeille par la vis ou autres moyens d'alimentation, tombe à; travers les espaces 40 entre les anneaux 26 pénètre dans les intes- tice de la masse des galets et comme la chambre et les galets qu'elle contient tournent graduellement progresse dans la chambre de réaction tandis qu'elle est continuellement-soulevée et dispersée en plaie sur les galets inférieurs en brefs cou- rants descendants et qui sont interrompus fréquemment en prin- cipe dans toute la massé des galets.
En maintenant la chambre presque, mais non complète- ment remplie, comme décrit précédemment, un certain mouvement relatif entropies galets est permis et en même temps des gaz de réaction qui peuvent s'élever dans l'espace libre au-dessus des galets, seront renvoyés par l'action d'aspiration des soli- des qui tombent par les séries de chicanes ou déflecteurs 14 dans la masse des galets pour réagir sur la matière solide contenue dans cette masse et de ce fait ou évite le fractionne- ment du courant de gaz hors de la matière sur laquelle ils doivent réagir.
Le degré de dispersion ou de suspension des particules
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solides dans l'atmosphère gazeuse dans les interstices des galets peut être varié considérablement en modificant la vitesse de rotation de la chambre de réaction. La chambre de réaction peut être déplacée à une vitesse telle, en tenant compte des divers facteurs de finesse, d'affinité chimique ou autres pro- priétés physiques et chimiques, de la matière solide, de la sur- face de la section transversale et de la longueur de la chambre de réaction, des dimensions des galets, du débit d'alimentation en.matière solide et en gaz de réaction, qu'elle assure la période désirée de contact entre la matière solide et en gaz
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de r6aQt-.Ion, ':;
'11'01113 Maure 3-a- période âcoiroo El-e. oontaot entre 3 BMlior-e ao-lidc et 3re ga èe- ro action pendant leurs déplace- ments à contre courant à travers la chambre. Ces facteurs respectifs varient considérablement pour des matières différen- tes et pour des réactifs gaeux différents,mais les conditions optima pour une matière et un gaz particuliers peuvent être déterminées par des expériences indicatrices relativement simples selon les fonctions de l'appareil et les buts à at- teindre.
La décharge des produits solides de réaction, formés dans la chambre de réaction et des constituants résiduels de
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matière introduits à ltextrétnité dralimentation peut être réa- lisée à l'aide de moyens de décharge montrés par les figures 6 et 7. Ces moyens sont montrés comme comprenant une corbeille de décharge 42 faite de plusieurs anneaux métalliques espacés
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4..Jl et d'une plaque d'.extrémité 46 reliés entre eux ct à la paroi de la chambre 16' par des boulons 48 ou autres moyens appropriés. Les anneaux 44 et la plaque d'extrémité peuvent
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être recouverts avec une matière réftactaire '50.
Entturant la corbeille de décharge et les espaces de celle-ci, est une calotte 52 qui peut être entièrement reliée à l'enveloppe 16 pe peut être également formée par un prolongement de celle-ci.
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Comme mmntré par la figure 6, la calotte est d'un diamètre un peu plus grand que celui de l'enveloppe 40. Dans unel va- riante, plus particulièrement lorsque une garniture relative- ment épaisse 12 est employée dans une partie de l'enveloppe
10 de la chambre de réaction, ou lorsque la sortie de la chambr de réaotion vers la borbeille est restreinte convenablement, comme par exemple en épaississant la garniture adjacente à cette sortie, la calotte 52 peut être d'un même diamètre que l'en- veloppe 10 et constituer un prolongement de cette dernière.
La plaque 46 d'extrémité est pourvue d'ouvertures ou de rainures radiales suffisamment restraintes pour empêcher le passage des galets mais d'une dimension telle que le nroduit solide de réaction ou autre matière contenue dans la masse des galets puisse aisément les traverser.
Fixée à l'extrémité de la calotte 52 et adaptée pour tourner avec elle, est une pelle 56 qui, lorsqu'elle tourne avec la calotte, ramasse la matière solide qui est tombée à travers les ouvertures 54 et 58 et la transporte à la vis
60 disposée dans le tube 20. Disposé axialement dans le tube
20 est un tube 62 d'arrivée de gaz qui passe à travers la pelle 56 et débouche dans l'espace entre le panier 42 de décharge et la paroi d'extrémité de la calotte 52. La vis 60 peut être fixée à la paroi latérale 64 de la pelle et à la paroi du tube 20 et entraîner en rotation celui-ci, ou dans une variante elle peut être immobile tandis que le tube 20 tourne avec la calotte 52 à laquelle il est relié.
Dans les filtres 8 et 9 on montre une forme modifiée dos moyens de décharge dans lesquels la corbeille de décharge
66, en générale similaire à la corbeille 24 de distribution sont prévus à l'extrémitéde sertie du four. S'étendant à l'intérieur du panier 66, à travers le tube de sortie 20 est un auget 68 portant une vis transporteuse 70. L'auget ' posé, sur un côté et au-dessous du centre de la
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corbeille (à gauche lorsque le four est tourné dans la direction des aiguilles d'une montre, comme 'indique sur la figure 9 et à droite lorsque le four est tourne dans une direction opposée).
Le tuyau 62a pour introduire les gaz de réaction peut être disposé sur un côté de l'auget 62 ou l'un et l'autre suppri- més entièrement, si on le désire, les gaz de réaction étant alors introduits directement à travers le tube 20, Dans le fonctionnement de la forme de réalisation dos moyens de décharge qui viennent d'être décrits, la matière solideà décharger est transportée avec les galets'entourant le panier 66 et se déverse à travers les ouvertures 40a entre les anneaux 66a dans l'au,-,et 68 d'où elle est retirée à travers le tube 20,
On comprend que les déflecteurs ou/chicanes pour dévier les gaz de réaction de l'espace libre au-dessus des galets peuvent prendre des formes différentes de celles mon- trées par les figures 2 et 3.
Un exemple d'une forme modifiée est montrée par la figure lo, dans laquelle la garniture du four est indiquée comme comportant une série de dépressions annulaires 72 concaves en coupe transversale et dont les points d'intersection 74 définissent les déflecteurs pour dévier les gaz de réaction qui s'élèvent, dans l'espace libre au-dessus des galets et qui retournent dans la masse de ces galets.
Au lieu de déflecteurs constitués chacunpar un anneau complet, comme montré par les figures 2 et 3, les dé- flecteurs sont constitués chacun par une partie d'anneau, les ruptures dans les anneaux respectifs d'une série étant décalées de sorte que lorsque la brisure dans un anneau donné se déplace dans l'espace libre au-dessus des galets 1 les ruptures de l'an- neau adjacent sont au-dessous de la surface de la masse de ' galets évitant ainsi le passage des gaz de réaction à travers plus de deux sections adjacentes. Une telle construction est
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montrée par la figure Il dans laquelle un anneau 76 est montré comme s'étendant seulement approximativement aux trois- quarts de la circonférence du four.
Diamétralement opposée à la rupture 72 dans l'anneau 76 est montrée par une ligne pointillée, la position de la rupture 80 dans l'anneau sui- vant 82.
Des moyens appropriés, pour contrôler la température du four peuvent être prévus lorsque les solides et les gaz né- cessitent, pour être traités, un chauffage pour amorcer ou ac- célérer la réaction ou lorsqu'il y a un excès ou une insuffi- sance de chaleur pendant le fonctionnelent régulier. Un moyen qui peut être employé pour réaliser le chauffage uniforme du four, particulièrement lorsque les réactions à réaliser sont exothermique et lorsqu'il est désiré de transmettre la chaleur dégagée dans une partie du four à une autre partie de celui-ci, est montré en figure 1. Dans la figure 1, le four est in- diqué comme pouvant tourner dans un bain de plomb 84 contenu dans un tambour métallique externe 86.
Le tambour 86 entoure entièrement le four et l'accès de l'air au tambour à travers les ouvertures ménagées aux extrémités à travers lesquelles passent les tubes 18 et 20, est évité par des moyens appropriés d'étanchéité tels que des presses'à étoupe 88. Afin en outre de protéger le plomb fondu de l'oxydation, un gaz approprié non oxydant tel que de l'azote ou de l'oxyde de carbone, etc ... est introduit dans l'espace 90 au-dessus du bain de plomb à travers le tuyau d'entrée 93., Des moyens appropriés pour , amener le bain de plomb à un état fondu au début'du fonctionne- ment pour maintenir le plomb fondu pendant les arrêts tempo- raires ou pour fournir ou retirer de la chaleur pendant le fonctionnement peuvent être prévus;
le bain de plomb servant dans chaque cas à assurer l'uniformité de la température afin dé conserver la chaleur, l'enveloppe 86 contenant le bain de
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plomb sera pratiquement calorifugée sur toute sa surface.
Bien que l'emploi d'un bain de plomb soit avantageux pour contrôler la température du four et pour maintenir celle-. ci, on comprend que le bain de plomb peut être supprimé et que le four peut être supporte et tourne au moyens de frettes-et d'engrenages meneurs tels qu'ils sont employés les fours à cimenter ou similaires. Suivant une autre forme de réalisation, le four, lorsqu'il est supporté et tourné à la manière qui vient d'être décrite immédiatement ci-dessus, peut être pourvu d'une double paroi métallique ménageant un espace annulaire qui peut être rempli jusqu'à tout point désiré avec un liquide lourd répartiteur de chaleur, tel que le plomb.
Dans ce cas, lorsqu'on désire maintenir la température du four constante sur toute sa longueur, l'espace annulaire peut être pourvu de déflecteurs servant à provoquer une circulation du plomb fondu dans une direction parallèle à l'axe du four.
Afin de mettre le four en fonctionnement, la chambre 18 est tout d'abord remplie de boulets, galets ou matière similaire interte du genre précédemment indiqué. Dans ce but, des ouvertures 94 (dont une seulement est montrée) peuvent être prévues à des points espacés sur la longueur du four, ces ouvertures étant disposées de sorte qu'elles puissent être amenées en coïncidence avec des ouvertures 96 du tambour 86.
Lorsque la chambre est pleine, les lumières 94 et 98 sont obturées par des obturateurs appropriés 98 et 100.
Le bain de plomb, en plus de son rôle de transmetteur de chaleur dtune partie à une autre partie du four et de trans- metteur de chaleur à partir d'une source externe, ou de collec- teur et de transmetteur de chaleur à partir du four à un agent externe de refroidissement, peut réalisai une autre fonction utile, à savoir celle de supporter le poids du four et son contenu à une valeur contrôlable par les variations'de niveau
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du bain de plomb, grâce à quoi on soulage les tubes ou touril- lons 18 et 20 et Sieurs paliers, non représentée, d'une partie prédéterminée de la poussée vers le bas due au poids du four et de son contenu.
A titre d'exemple précis d'une application du procédé suivant l'invention, on supposera que celui-ci est appliqué pour la réalisation de celle des phases du procédé décrit dans
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le brevet n 351.416, en date du 19 Mai 1928, dans laquelle un minerai de sulfure de fer tel que des pyrites est traité avec du chlorure de soufre pour produire du chlorure ferreux et du soufre libre.
Ayant chauffé pour porter la température dans toute la chambre de réaction, au-dessus du point de volatilisation du soufre, libéré par la réaction à au moins 330 C sous les conditions atmosphériques normales de pression, lorsque le chlorure de soufre est employé sous forme de dilution dans un gaz inerte qui est obtenu lorsqu'un mélange de chlore dilué contenant environ 28% de chlore et 78% d'azote est envoyé sur du soufre chaud pour produire une saturation complète du chlore) des pyrites de fer, préférablement sous forme finement pulvé- risée sont introduites dans la chambre à travers le tuyau 38 d'alimentation en minerai, et comme la chambre est tournante,
elles sont graduellement envoyées en avant et distribuées à travers la masse de galets d'une manière précédemment décrite.
En même temps que l'alimentation en minerai, des vapeurs de
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6 chlorure ouIfTB venant d'un générateur non représenté, et diluées dans un gaz interte tel que de l'Azote, sont introduites à travers le tuyau 62. Les vapeurs de chlorure de soufre sont distribuées en principe uniformément travers la mase de galets et en se déplaçant a travers la chambre de réaction, agissant sur le sulfure de fer pour produire du chlorure ferreux et du soufre libre.
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Les vapeurs de soufre avec*l'azote qui constituer le diluant ou autre gaz interte employé sont aspirées à travers le tuyau 18 vers un con-denseur approprié ni) n représenté, ou elles sont séparées des gaz'diluants et condensées. Le chlorure ferreux forme étant solide à la température considérée est évacué de la masse de galets à travers la corbeille de décharge 42 d'où il est recueilli par l'auget tournant 56 et déchargé à travers le tube 20.
Il est évident qu'un procédé similaire peut être employé lorsqu'on fait réagir d'autres gaz et solides, des mo- difications appropriées étant apportées aux conditions de tem- pérature, de pression, au débit d'alimentation, etc.. selon les propriétés physiques et chimiques de la matière à traiter.
Comme exemple+ d'autres applications du procédé suivant l'in- vention, on peut citer la purification de l'oxyde d'aluminium suivant le procédé indiqué dans le brevet américain n 1.009.674 et la conversion du chlorure ferreux en chlorure ferrique sui- vant la seconde phase du procédé indiqué dans le brevet n 351.416 du Mai 1928.
On comprend que les solides traités suivant le procédé précédemment décrit peuvent ou non comprendre des constituants tels que les ganguesqui sont inertes ou partiellement inertes aux réactions désirées,
Cependant, le terme "galet" qui apparaît clans la pré- sente description doit être pris d'une façon très générale., il ne comprend pas seulement les boulets, les galets, les morceaux de briques, les formes spéciales de matières réfractaires, les pierres écrasés, mais également les masses ou blocs appropriés d'une matière ayant des grandes dimensions par comparaison aux particules de minerai.
Les "galets"n'ont pas besoin nécessaire- ment d'être strictement inertes aux réactions obtenues quoique ceci sera usuel dans oe oas pour des raisons d'économie. Les
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galets peuvent toujours cependant être tels que sous les condi- tions de fonctionnement, ils devront présenter un grand volume. interstitiel ou espace libre entre eux pour le minerai et les gaz; habituellement ces espaces libres sont de 30 à 45 % du volume total des galets et des vides.
Il est évident que les moyens de mise en oeuvre du procédé et qui viennent d'être indiqués sont de simples exem- ples susceptibles de nombreuses variantes qui tant qu'elles ne changent rien aux caractéristiques principales ni au but pour- suivi restent comprises dans le cadre de l'invention.
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1 - Procédé pour effectuer des réactions entre un gaz et un solide qui comprend une production d'un mouvement relatif limité entre les galets respectifs d'une masse de galets non tassés, une alimentation du solide sous une forme concassée , travers la masse mobile des galets et le passage simultané d'un courant de gaz dé réaction à travers la masse de galets et du solide.
2 -Procédé pour effectuer des réactions entre un gaz et un solide, qui comprend une introduction du solidesous une forme concassée entre des galets non tassés, une rotation de la masse de galets et qui oblige le gaz de réaction à passer à travers la masse de galets, suivant une multitude de chemins; chacun de ces chemins étant irrégulier en coupe transversale et variable en direction et à proximité des particules d'un solide concassé, nouvellement exposé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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'thR0CI8IE FOR B1! 1]' BCTillR D23 REACTIONS :: ..: rTTRJ L:; S G: '-; -, T Lj.:S SOIJI- DES AND POM APPARATUS, LA 1.1131. EN # -JDVll: J D-, OR J? OC-D311
The present invention relates to a process for carrying out reactions between finely divided solid keys and gases or vapors and between gases or vapors and solids in powder or granular form, as well as to apparatus for carrying out this process. a process which is suitable for use in cases where either complete reaction of the solids, complete use of the gaseous agent, or both together are required. In this process,
the material to be treated is introduced in the finely divided state into a fragmented mass which is enclosed without tamping in an enclosure and which
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is relatively coarse, iherte, exactly dimensioned .et consisting in particular of balls, pebbles, pieces of bricks or the like;
this material being exposed to the action of a flow of reaction gas while the assembly is rotated under conditions which show limited relative movement between the rollers or other inert material and frequent changes in the rest positions of the material to be treated from which results an arrangement of this material according to continual changes of numerous stacks and frequently interrupted fall currents, in principle in the whole of the mass of rollers or other material first interest.
The process. in a preferred form also comprises a continuous or intermittent supply of material
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to be treated, a .-, cially to the rotating mass of ell "while it is exposed to the action of the reaction gases.
In addition, to provide a great privacy of contact between solids and gases and thereby increase the reaction rate, the present method aims to subject the material to be treated to a limited abrasive action in order to loosen and remove at the less in part of the solid reaction products formed on the surfaces of the particles of the material being treated, so that a complete reaction can be quickly effected.
The invention further comprises, within its scope, means for carrying out the method described and which in particular comprise a rotating chamber which is almost but not completely full, of balls or rollers of mineral material, means for retaining rollers in the chamber but allowing the flow through it of the finely divided material to be treated, means for controlling the temperature of the chamber, means for supplying a gas or a vapor and for the
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forcing to pass through the mass of balls or rollers in intimate contact with the solid material disposed in these rollers, means for removing the solid reaction products,
and. means for removing exhaust gases and for ensuring the supply of solid material to be treated.
Efficient processing of finely divided solids presents considerable difficulty in either quantity. or the operation continues in some cases and particularly when the solid reaction products are formed.
With an allowable amount or charge of finely divided material, the completion of the penetration and reaction is generally very slow, and the charge is apt to become trable impenetration if it occurs. In continuous processes using an apparatus with a profusion of mechanisms, the capacity for a given plant is very low, particularly if a complete reaction is required between the solids and the gases or some of them, Using an oven or Rotating inclined drum having a thin stirred current, the reaction speed and efficiency with respect to ore is moderate but the use gas is lean. The
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0 gases rise and travel through the top without effective contact with the material being processed.
Protrusions or fins (internal baffles in the lining of a rotary kiln, intended to lift the solids and drop them through the gases) are of useful help, but kilns thus equipped are still very inefficient as means for making contact between solids and gases,
According to the present invention, an apparatus of the "Bruckner cylinder" or rotary kiln type is used and almost, but not completely, full of an unpacked mass of balls, pebbles or the like composed of an inert material such as well-glazed brick. , porcelain or other materials
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hard and compact ceramics. In some cases broken stone can be used and in other cases metal balls.
When metal balls are employed, they should preferably be hollow cast since the great weight required in ball mills is not necessary for the purposes of this invention. Pieces of brick, in the form of a roughly cubic brick, are inexpensive and can be used where sharp edges are desirable to exert a scraping action on the walls and to help prevent aggregate formation.
However, due to the tendency of the brick pieces to pile up along their flat contacting surfaces, thus decreasing the permeability of the mass, it is preferable, when cutting edges are required and, in this case, the expense addition is not prohibitive, to use spherical shapes with wedge-shaped protrusions or cubic shapes with pyramids superimposed on each face of the cube.
With the furnace filled, as described above, and rotated, if a fine solid material is introduced to. at one end, it moves in sinuous paths through the mass, since the rollers or solids of the type indicated pile up in constantly modified piles and there are falls and dispersions of the material in the spaces between them. pebbles. As fine solid matter moves in this way, parts of it are present at all times at all or nearly all points of the cross section of the furnace. The contact of solids and gases is very efficient.
The rollers, during the rotation of the furnace, have a slight relative movement and subject the solid material in process to moderate abrasion which tends to loosen any solid reaction product which might form on the surfaces of the granules and therefore constantly expose new ones. surfaoes at
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the action of gases.
The part of the drum, not filled with mixed rollers and solid material is relatively small and baffles can be arranged at certain intervals to divert in the mass of the rollers and solid material gases which might otherwise pass along it. '' unfilled space without coming into contact with the material to be treated. Of
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makes the distributiol1T! lliloJ'L1G, 1 ",: ':'., :: .. 1lJ jF; .c .." 50 #; and of the solid matter through the mass of the rollers, the heat build-up given off during the reaction is minimized.
The operation differs from that of a ball mill in that no substantial drop of the rollers to produce a
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aalL, 6 pounding action is not desired; s e3 have a frictional action but their main function is to ensure the distribution and contact of gases and solids. Frictional inaction can be controlled as precisely as desired, by settling u the freedom of the rollers; this being determined by the height at which the rollers are held in the reaction chamber.
The chamber, when relatively short, can be placed horizontally and the feed, lengthwise, of fine solid material through this chamber can be made because the solids rise to a length of high level at the feed end and at a level
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low at the discharge end. Because of the large effective contact obtained, the chamber may in practice be of a larger diameter, but of less length than previously considered permissible. With long chambers it may be desirable to have the axis placed at a certain inclination to the horizontal to promote passing
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fine materials.
When this is done, it is ordinary] Ben- &
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desirable to place one or more screens along the length of the reaction chamber to absorb the thrust of the mass of rollers which might otherwise be excessive at the lower end of the chamber and to prevent excessive settling of the rollers at the lower end.
As described, the rotating chamber is almost but
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not completely filled with loose balls or balls and a straight line of gas flow through the unfilled part is avoided by providing deflectors or baffles. However. the desired intimate contact between the reaction gas and the solid material to be treated can be effected by providing, at longitudinally spaced points in the furnace, portions of increasing diameter and filling these enlarged portions almost but not completely of pebbles so that in these parts; the rollers can have sufficient relative movement to produce moderate abrasion of the particles of solid material passing through them.
In this modification, the intermediate parties may
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be, in principle, completely full of o;:, causing the reaction gases to pass through these parts to touch the mass of the rollers and the mixed material disposed in the chamber. The enlarged parts, mentioned above, can be formed by variations in the diameter of the metal casing of the furnace. Alternatively, the metal casing can be constructed of a uniform diameter and the enlarged portions made by varying the thickness of the packing.
When operating with certain kinds of materials and gases and for certain purposes, the gases which enter the free space above the mass of the rollers are completely sucked in, in the drop of the mass of the solids. and pebbles by the action, in the form of rain, of the material which falls so @
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that it is not necessary to provide diversion means in the reaction chamber. This natural suction effect will vary slightly with the speed of rotation of the furnace, with the fineness and specific gravity of the solid material being treated, and with the kind of reactant gas employed.
For example, iron pyrites in finely divided form can be effectively treated with sulfur chlorune to produce ferrous chloride and free vapors of sulfur chloride through the space above.
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Qillo # !: even when deflectors are not provided in the reaction chamber.
Although the process previously described is generally applicable to reactions between solids and gases and in which the resulting products are either solids, solids and gases or vapors, or gases or vapors only.
The process according to the invention applied to the chlorination of sulphurous ores and more particularly ores containing iron sulphides will be indicated below by way of example,
The appended drawing represents, by way of example only, means for implementing the process according to the invention.
Figure 1 is a longitudinal section taken through an embodiment of an apparatus according to the invention with the rollers removed,
Figure 2 is a vertical section taken along line 2-2 of Figure 1, but on a somewhat larger scale, with the chamber filled with rollers as in actual operation,
Figure 3 is a partial longitudinal sectional view taken along line 3-3 of Figure 2,
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Figure 4 is a vertical sectional view of the inlet end of the ore feed to the reaction chamber with feed means partly omitted,
Figure 5 is a section, with part attached, taken along line 5-5 of Figure 4,
FIG. 6 'is a view, in vertical section, of the discharge end, of the reaction chamber,
Figure 7 is a partial view with part in elevation and a portion taken along the line 7-7 of Figure 6,
Fig. 8 is a vertical longitudinal section showing a modified form of the discharge mechanism,
Figure 9 is a vertical section taken along line 9-9 of Figure 8,
FIG. 10 is a partial view, in longitudinal section, showing a modified form of the gasket to achieve the diversion of the gases,
Figure 11 is a vertical section through the reaction chamber with a different arrangement from that shown in Figures 1, 2 and 3, Figure 12 is a Respective view of a specific form.
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ciale pebbles having a general shape nt, 1 .a..Ei.e.s.
y oa ± & to @ .. @ J1,; L: .f) .J7.me. 44 00i112, cubic with pyramids on the faces,
Fig. 13 is a side elevation of another form of rollers having a generally spherical shape with wedge-shaped projections,
Figure 14 is a section taken along the line
14-14 of Figure 13.
In the embodiment of the apparatus shown in Figure 1, a cylindrical metal casing 10 is
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provided with a refractory lining 12 having annular and spaced fixed parts 14 the purpose of which will be explained later. SE attached to the end walls of the reaction chamber thus formed, are arranged cylindrical metal ferrules or tubes 18 and 20 of a reduced diameter, respectively serving to limit an inlet for the arrival of ore or other solid material. to be processed and an outlet for the solid reaction product.
The ferrules or tubes 18 and 20 in the embodiment of the apparatus shown in Fig. 1 act as journals by means of which the reaction chamber can be moved angularly and at least in the supported part by suitable means not shown.
The reaction chamber 16, as shown in Figures 2 and 5 is almost but not completely filled with
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22. So that the full benefits of saving can be assured; the unfilled space should not extend below the lower edge of that of the fixed parts 14 moving through the unfilled part at any time during the rotation of the operating chamber. The position of this unfilled space takes, during the rotation of the chamber and its arrangement with respect to the fixed part 14; are indicated by Figure 2 in which the reaction chamber is assumed to be rotated in the direction indicated by the arrow.
As the chamber rotates, a slight relative movement occurs between the rollers whereby a moderate crumbling of the particles of the ore or other solid matter to be treated, may appear between the rollers.
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# 5 in contact with or between the falling rollers and the coating 12 and at the same time cause particles not directly floated loose to rain through the interstices between the rollers and increase their reaction gas exposure.
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Although the rollers 22 are shown, in principle, spherical in the drawing; they can as / above indicated have other forms. Two forms especially intended to be employed, when desired, to produce a scraping action on the coating are shown in the figures.
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lu, 13 and 14. In Figure 12, a square 22e is shown in a generally cubic form with pyramids 23 formed on the six faces. If desired, pyramids or other angular shapes can be formed on a smaller number of faces. In Figures 13 and 14, a roller 22b is shown in a generally spherical shape with spaced wedge-shaped projections 25 formed thereon.
In order to feed ore or other material to be treated to the reaction chamber without the mass of sity rollers opposing it, an internal distribution basket 24 is provided. This distribution basket can be produced in many forms. In the embodiment shown, it has a plurality of spaced metal rings 26 and an end plate 28 joined together and at the end of the reaction chamber by bolts 30 or equivalent means. The rings 26 and the end plate 28 may be covered with a suitable refractory material 32 on their outer faces, or faces in contact with the rollers in the chamber 16 and exposed to the scraping action of the rollers.
This is particularly important in the case of reaction gases which tend to attack iron or other constituents of the metal, since the compounds so formed often tend to act as a protective covering, against subsequent attack unless they be moved by scratching or otherwise. For example if a chlorinating gas is sent into the reaction chamber, the iron or steel coming into contact with it. tend to protect themselves with a thin layer of chloride and do not
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undergo further corrosion unless this layer is removed.
The refractory covering 32 can, however, be eliminated by employing high chromium steels or other alloys which are resistant to wear and corrosion by gases or other corrosive materials.
The distribution oorbe is arranged in the axis of the inlet opening 34 communicating with the tube 18.
Arranged in tube 18 and extending at some point into basket 24 are suitable feed means such as, for example, an Archimedean screw 36 in the tubing.
38 extending from a source of ore or other material to be treated, not shown. In operation, the solid-finely divided material introduced into the basket by the screw or other feeding means, falls to; through the spaces 40 between the rings 26 penetrates the intestines of the mass of the rollers and as the chamber and the rollers it contains gradually rotate progresses into the reaction chamber as it is continually lifted and dispersed into the wound on the lower rollers in short descending currents and which are frequently interrupted in principle throughout the mass of the rollers.
By keeping the chamber almost, but not completely filled, as previously described, some relative movement of the entropy rollers is allowed and at the same time reaction gases which may rise in the free space above the rollers will be returned by the suction action of the solids which fall through the series of baffles or deflectors 14 into the mass of the rollers to react on the solid matter contained in this mass and thereby or avoid the fractionation of the flow of gas out of the material on which they must react.
The degree of dispersion or suspension of the particles
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solids in the gas atmosphere in the interstices of the rollers can be varied considerably by changing the speed of rotation of the reaction chamber. The reaction chamber can be moved at such a speed, taking into account the various factors of fineness, chemical affinity or other physical and chemical properties, of the solid matter, of the cross-sectional area and of the length of the reaction chamber, the dimensions of the rollers, the feed rate of solid material and reaction gas, that it ensures the desired period of contact between the solid material and the gas
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of r6aQt-.Ion, ':;
'11'01113 Moor 3-a- period âcoiroo El-e. oontaot between 3 BMlior-e ao-lidc and 3re ga èro action during their movements against the current through the chamber. These respective factors vary widely for different materials and for different gas reactants, but the optimum conditions for a particular material and gas can be determined by relatively simple indicator experiments depending on the functions of the apparatus and the purposes to be achieved. - dye.
The discharge of the solid reaction products, formed in the reaction chamber and of the residual constituents of
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Material introduced at the end of the feed can be made with the aid of discharge means shown in Figures 6 and 7. These means are shown to include a discharge basket 42 made of a plurality of spaced metal rings.
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4..Jl and an end plate 46 connected together ct to the wall of the chamber 16 'by bolts 48 or other suitable means. The rings 44 and the end plate can
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be covered with a '50 refractory material.
Entturant the discharge basket and the spaces thereof, is a cap 52 which can be fully connected to the casing 16 pe can also be formed by an extension of the latter.
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As shown in Figure 6, the cap is of a somewhat larger diameter than that of the casing 40. Alternatively, more particularly where a relatively thick packing 12 is employed in part of the casing. envelope
10 of the reaction chamber, or when the exit from the reaction chamber to the borbeille is suitably restricted, such as for example by thickening the packing adjacent to this exit, the cap 52 may be of the same diameter as the inside. veloppe 10 and constitute an extension of the latter.
The end plate 46 is provided with openings or radial grooves sufficiently restricted to prevent the passage of the rollers but of a size such that the solid reaction product or other material contained in the mass of the rollers can easily pass through them.
Attached to the end of the cap 52 and adapted to rotate with it, is a shovel 56 which, as it rotates with the cap, picks up the solid material which has fallen through the openings 54 and 58 and carries it to the screw
60 disposed in the tube 20. Arranged axially in the tube
20 is a gas inlet tube 62 which passes through the scoop 56 and opens into the space between the discharge basket 42 and the end wall of the cap 52. The screw 60 can be fixed to the side wall 64 of the shovel and to the wall of the tube 20 and drive the latter in rotation, or in a variant it may be stationary while the tube 20 rotates with the cap 52 to which it is connected.
In filters 8 and 9 we show a modified form of the discharge means in which the discharge basket
66, generally similar to the distribution basket 24 are provided at the crimped end of the oven. Extending inside the basket 66, through the outlet tube 20 is a bucket 68 carrying a conveyor screw 70. The bucket 'sits on one side and below the center of the hopper.
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basket (on the left when the oven is rotated in a clockwise direction, as shown in figure 9 and on the right when the oven is rotated in an opposite direction).
The pipe 62a for introducing the reaction gases may be disposed on one side of the trough 62 or both removed entirely, if desired, the reaction gases then being introduced directly through the tube. In the operation of the embodiment of the discharge means which has just been described, the solid material to be discharged is transported with the rollers surrounding the basket 66 and discharges through the openings 40a between the rings 66a in the. au, -, and 68 from where it is withdrawn through the tube 20,
It is understood that the deflectors or / baffles for deflecting the reaction gases from the free space above the rollers may take different shapes from those shown in Figures 2 and 3.
An example of a modified form is shown in Figure 10, in which the furnace liner is shown to include a series of annular depressions 72 concave in cross section and whose points of intersection 74 define deflectors for deflecting gases from reaction which rise in the free space above the rollers and which return to the mass of these rollers.
Instead of baffles each consisting of a complete ring, as shown in Figures 2 and 3, the baffles each consist of a ring portion, the breaks in the respective rings in a series being staggered so that when the breakage in a given ring moves in the free space above the rollers 1 the breaks in the adjacent ring are below the surface of the mass of rollers thus preventing the passage of reaction gases through more than two adjacent sections. Such a construction is
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shown in Figure 11 in which a ring 76 is shown to extend only approximately three-quarters of the circumference of the furnace.
Diametrically opposite the break 72 in the ring 76 is shown by a dotted line, the position of the break 80 in the next ring 82.
Appropriate means for controlling the temperature of the furnace may be provided when the solids and gases require, in order to be treated, heating to initiate or accelerate the reaction or when there is an excess or an insufficient. of heat during regular operation. A means which can be employed to achieve uniform heating of the furnace, particularly when the reactions to be carried out are exothermic and when it is desired to transmit the heat given off in one part of the furnace to another part of it, is shown in Figure 1. In Figure 1, the furnace is shown as being rotatable in a lead bath 84 contained in an outer metal drum 86.
The drum 86 completely surrounds the furnace and access of air to the drum through the openings at the ends through which the tubes 18 and 20 pass is avoided by suitable sealing means such as stuffing boxes. 88. In order further to protect the molten lead from oxidation, a suitable non-oxidizing gas such as nitrogen or carbon monoxide etc. is introduced into the space 90 above the bath. lead through inlet pipe 93., Appropriate means for bringing the lead bath to a molten state at the start of operation to maintain molten lead during temporary shutdowns or to supply or withdraw from heat during operation can be expected;
the lead bath serving in each case to ensure temperature uniformity in order to conserve heat, the casing 86 containing the
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lead will be practically heat-insulated over its entire surface.
Although the use of a lead bath is advantageous for controlling the temperature of the furnace and for maintaining it. Here, it is understood that the lead bath can be omitted and that the furnace can be supported and rotated by means of frets and drive gears as employed in cement kilns or the like. According to another embodiment, the furnace, when it is supported and turned in the manner which has just been described immediately above, can be provided with a double metal wall leaving an annular space which can be filled up to at any desired point with a heavy heat-distributing liquid, such as lead.
In this case, when it is desired to keep the temperature of the furnace constant over its entire length, the annular space may be provided with deflectors serving to cause circulation of the molten lead in a direction parallel to the axis of the furnace.
In order to put the oven into operation, the chamber 18 is first of all filled with balls, rollers or similar material of the kind previously indicated. For this purpose, openings 94 (only one of which is shown) can be provided at spaced points along the length of the furnace, these openings being so arranged that they can be brought into coincidence with openings 96 of the drum 86.
When the chamber is full, the ports 94 and 98 are closed by appropriate shutters 98 and 100.
The lead bath, in addition to its role as a heat transmitter from one part to another part of the furnace and a heat transmitter from an external source, or a heat collector and transmitter from the furnace. furnace with an external cooling medium, can perform another useful function, namely that of supporting the weight of the furnace and its contents to a value which can be controlled by variations in level
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of the lead bath, whereby the tubes or journals 18 and 20 and their bearings, not shown, are relieved of a predetermined part of the downward thrust due to the weight of the furnace and its contents.
As a precise example of an application of the process according to the invention, it will be assumed that the latter is applied for the realization of that of the phases of the process described in
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Patent No. 351,416, dated May 19, 1928, in which an iron sulphide ore such as pyrites is treated with sulfur chloride to produce ferrous chloride and free sulfur.
Having heated to raise the temperature throughout the reaction chamber, above the point of volatilization of the sulfur liberated by the reaction to at least 330 C under normal atmospheric conditions of pressure, when sulfur chloride is employed in the form of dilution in an inert gas which is obtained when a mixture of dilute chlorine containing about 28% chlorine and 78% nitrogen is passed over hot sulfur to produce complete saturation of chlorine) iron pyrites, preferably in finely form pulverized are introduced into the chamber through the ore feed pipe 38, and as the chamber is rotating,
they are gradually sent forward and distributed through the mass of rollers in a manner previously described.
At the same time as the ore feed, vapors of
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6 ouIfTB chloride coming from a generator not shown, and diluted in an internal gas such as nitrogen, are introduced through the pipe 62. The sulfur chloride vapors are in principle distributed uniformly through the mass of rollers and in moving through the reaction chamber, acting on iron sulfide to produce ferrous chloride and free sulfur.
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The sulfur vapors with the nitrogen which constitute the diluent or other gas employed are sucked through the pipe 18 to a suitable condenser ni) n shown, or they are separated from the gas diluents and condensed. The ferrous chloride formed being solid at the temperature in question is discharged from the mass of rollers through the discharge basket 42 from where it is collected by the rotating bucket 56 and discharged through the tube 20.
It is evident that a similar process can be employed when reacting other gases and solids, with appropriate modifications being made to the conditions of temperature, pressure, feed rate, etc. the physical and chemical properties of the material to be treated.
As an example of other applications of the process according to the invention, there may be mentioned the purification of aluminum oxide according to the process indicated in US Pat. No. 1,009,674 and the conversion of ferrous chloride to ferric chloride as follows. before the second phase of the process indicated in patent no.351,416 of May 1928.
It is understood that the solids treated according to the method described above may or may not include constituents such as gangues which are inert or partially inert to the desired reactions,
However, the term "pebble" which appears in the present description is to be taken very generally. It does not only include balls, pebbles, pieces of bricks, special shapes of refractories, stones. crushed stones, but also the appropriate masses or blocks of a material having large dimensions compared to the ore particles.
The "rollers" need not necessarily be strictly inert to the reactions obtained, although this will be customary in oas for reasons of economy. The
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rollers, however, can still be such that under operating conditions they will have to have a large volume. interstitial or free space between them for ore and gases; usually these free spaces are 30 to 45% of the total volume of the pebbles and voids.
It is obvious that the means of carrying out the method and which have just been indicated are simple examples capable of numerous variants which, as long as they do not change anything in the main characteristics or in the aim pursued, remain included in the description. framework of the invention.
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1 - A process for carrying out reactions between a gas and a solid which comprises producing a limited relative movement between the respective rollers of a mass of unpacked rollers, feeding the solid in a crushed form, through the moving mass of the rollers and the simultaneous passage of a current of reaction gas through the mass of rollers and the solid.
2 -Process for carrying out reactions between a gas and a solid, which comprises introducing the solid in a crushed form between loose rollers, rotating the mass of rollers and which forces the reaction gas to pass through the mass of pebbles, following a multitude of paths; each of these paths being irregular in cross section and varying in direction and near the particles of a newly exposed, crushed solid.
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