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PERFECTIONNEMENTS A LA PRODUCTION ET AU RAFFINAGE DES METAUX.
L'invention est relative à des perfectionnements à la production et à l'affinage des métaux'.
L'invention est applicable au traitement de minerais de divers métaux, tant ferreux que non ferreux. Par exemple elle s'applique également à la fusion de minerais de sulfure de cuivre et à la production et l'affinage du fer et de l'acier à partir de minerais d'oxyde de fer'
L'invention est également applicable aux opérations apparentées à la fusion, comme par exemple la production de verre.
L'un des avantages de l'invention est de permettre la fusion du minerai et l'épuration ou raffinage du métal dans le même four avec une conservation adéquate de la chaleur employée
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En outre, la production et l'épuration ou raffinage du métal s'exécute, de façon continue- En outre encore, on évite ou réduit les pertes en minerais même en minerai finement divisé, résultant des pertes en poussières dans les gaz de carneaux.
D'autres avantages et caractéristiques particulières de l'invention, appliquée en particulier au traitement,des minerais de sulfure de cuivre ou au traitement de minerais de fer, ressortiront de la description qui suit:
Conformément à l'invention, un procédé pour fondre des minerais et exécuter des opérations de même nature sur des minéraux, est caractérisé par l'introduction continue du minéral dans un four, derrière une zône de fusion de ce four, le déplacement ou l'avancement du minéral dans la z8ne de , fusion de manière que la partie antérieure ou front de la masse du minéral présente une face inclinée à la zone de fusion, et l'application de flammes de chauffage directement sur la dite face inclinée du minéral dans la zône de fusion)
de quoi résulte que la dite face inclinée est fondue d'une manière continue et que la portion fondue peut s'éliminer en descendant la pente, en exposant de la. matière fraîche à l'action des flammes-
L'invention comprend la fusion de minerais de sulfure par un procédé tel qu'il vient dètre décrit, caractérisée par le fait que le minerai est introduit à l'état de sulfure dans la zone de fusion et que l'on admet )avec les flammes de chauffage, une quantité suffis,ante d'oxygène pour se combiner au soufre du minerai, et par l'utilisation de la chaleur de combustion de ce soufre.
Dans la fusion des minerais de sulfure de cuivre par ce procédé, une caractéristique réside dans le fait que le minerai introduit à l'état de sulfure dans la zône de fusion) est brûlé avec une quantité suffisante d'oxygène pour assurer la combinaison avec une partie seulemént du soufre du minerai) conduisant ainsi à la produc- tion d'une matte fondue.
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L'invention comprend également la fusion de minerais, par exemple de minerais de fer, par un procédé tel que décrit plus haut, dans lequel du combustible, qui peut être du charbon fin, est mélangé à la charge avant de l'introduire réduit dans le four, et le minerai est ainsi/à l'état métallique dans la zône de fusion.
La matière fondue provenant de la zône de fusion peut être recueillie dans une fosse immédiatement contigüe de la zône de fusion, et maintenue là à l'état fondu et soumise à une opération d'affinage- De cette manière, la fusion et l'épuration ou affinage peuvent s'exécuter dans le marne four.
Les gaz chauds provenant de la zône de fusion peuvent être envoyés dans la fosse à métal fondu de manière que leur chaleur soit utilisée pour conserver la chaleur de la matière fondue.
Dans la fusion de minerais d'oxyde de fer, il est préférable de mélanger une charge du minerai avec un excs de combustible solide par rapport =3 la, quantité requise pour la réduction et la fusion, afin que la quantité soit suffisante pour fournir du gaz combustible à l'application subséquente de chaleur au métal produit, et, aprèes que le nétal a été amené par fusion à l'état métallique dans la dite zône de fusion et recueilli dans une fosse comme susdit, d'introduire de l'air pour assurer la combustion du gaz combustible au- dessus du métal fondu et le porter ainsi à une température pour laquelle il sera épuré ou raffiné tandis qu'il est encore dans le four.
L'invention comprend en outre un procédé pour la production de verre, qui consiste à introduire dans un four des constituants minéraux propres à la confection du verre et à les traiter alors dans ce four à la manière précé- demment définie.
Pour marquer le contraste de la prenante invention avec la pratique générale antérieure pour des minerais de cuivre,
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on peut faire remarquer qu'à. un moment donné la plupart des minerais de sulfure étaient fondus dans des foura à vent ou hauts fourneaux qui, pour des minerais en morceaux, étaient bien appropriés à l'utilisation de la chaleur provenant de l'oxydation d'une partie de la teneur en soufre, durant'la fusion du minerai. Pour des minerais lourds de sulfure, des hauts fourneaux ou fours à ventontfonctionnes avec une consommation de coke réduite aux 2,5% du poids du minerai.
Toutefois, pour fondre des minerais de cuivre, les , hauts fourneaux ou fours à vent mécessitent généralement de
Il à 14% de coke.
L'une des difficultés rencontrées avec les hauts fourneaux ou fours à vent en essayant de réduire la consomma- tion de coke au minimum réside dans le fait que si une quantité trop faible est employée, le fourneau passe en allure glaciale, avec solidification de la. masse, et un travail pénible énorme devient nécessaire pour le nettoyer et le remettre en état de marche.En outre, les fours à vent ou hauts fourneaux ne conviennent pour la fusion des minerais fins et des concentrés en raison de la poussière formée, qui est entraînée par le vent, sans fusion.
Au cours seulement des dernières années, des fines de minorais etune faible quantité (le concentrés ont été fondue dans des fours de grillage et à réverbère'
Plus récemment, on a d'abord concentré la plupart des minerais de cuivre préalablement à la fusion et durant toute une période tous les concentrés ont été grillés dans les fours de grillage du type McDougall bien connu, le produit calciné étant fondu dans des fours à réverbère. Le produit calciné est de préférence chargé le long des parois latérales du .four, et des brûleurs disposés à une extrémité du four fournissent la chaleur nécessaire à la fusion. envoyée
La chaleur est largement/à la voûte du four, et la .
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nouvelle charge, qui est très poussiéreuse, est déposée dans le four le long de ses parois latérales.
Par cette opération une grande quantité de poussière est entrainée hors du four, et la poussière venant en contact avec la voûte réfractaire y adhère et l'attaque, provoquant une usure rapide de la voûte et des réparations dispendieuses.
Dans la fusion au four à réverbère il ne se produit qu'u- ne élimination d'une quantité relativement réduite du soufre, car seule une faible quantité de gaz contenant de l'oxygne vient en contact avec la charge de fusion des parois latérales, le courant principal des gaz est localisé à la voûte et dans le milieu du four, à distance de la charge de fusion.
L'opération au four de grillage est très poussiéreuse.
5% environ de la charge quittent le four avec les gaz, et cette portion doit être recueillie dans des collecteurs à poussières et être envoyée ensuite au four à réverbère en même temps que le produit calciné. Le transfert du produit calciné forme beaucoup de poussière et provoque une perte de chaleur du produit calciné.
Durant les quelques dernières années, da.ns plusieurs installations,on a pratiqué la charge de concentrés froids non grillés le long des parois latérales du four à réverbère.
Cette manière de faire supprime en grande partie l'incon- vénient de la poussière mais conduit à une matte peu concentrée ce qui accroit les frais de l'épuration ou raffinage subséquent par une opération de bessemérisation.
On remarquera que conformément à la présente invention, la partie de la charge de minerai qui est exposée à l'action directe des flammes de chauffage est recouverte d'une couche de matte fondue et de scorie qui, bien que pouvant s'éliminer constamment, se reforme continuellement par l'action des flammes sur de nouvelles portions du minerai, et qu'aucune portion non fondue du minerai n'est par suite exposée et peut conduire à des pertes en poussière.
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Dans le traitement de minerais d'oxyde de fer à l'aide d'un procédé conforme à, la, présente invention, on peut réaliser la fusion continue, l'acier produit étant affine à. un degré quelconque voulu et obtenu d'une qualité constante pour être coulé périodiquement à l'extrémité d'évacuation du four.
L'ensemble des réactions qui correspondent aux opérations usuelles de production de fonte, de seconde fusion et d'affina- ge dans un four à réverbère basique, sont réalisées dans un seul four sans interruption et avec une économie considérable de combustible aussi bien qu'un ga.in dans l'uniformité du pro- duit.
La présente invention comprend en outre des perfectionne- ments à la construction des fours propres à son exécution'
Une caractéristique de l'invention consiste en un four pour la fusion de minerais, comprenant en combinaison une sole, un convoyeur pour amener continuellement du minerai à une extré- mité de cette sole et en déterminer l'avancement sur cette der- nière, des brûleurs à, combustible disposés au-dessus de 'la sole et dirigés vers le bas afin d'amener des flammes à agir sur du minerai supporté par la sole, une fosse à l'extrémité opposée de la sole par rapport au convoyeur pour recevoir le métal'fon- du, une voûte recouvrant la sole et la fosse, et une sortie pour les gaz de carneaux provenant du four à l'extrémité de ce dernier où est située la fosse.
Suivant une disposition constructive,le convoyeur comprend des sections de sole inclinées pouvant se déplacer d'un mouve- ment alternatif, des moyens pour assurer le déplacement alterna' tif, longitudinalement, de ces sections,une trémie pour débiter de la matière sur les dites sections,et un plongeur relié méca- niquement aux sections de sole,afin de se déplacer conjointe- ment avec elles d'un mouvement alternatif, et disposé à la par- tie inférieure ou fond de la trémie de façon à pousser-les charges de matière de la trémie sur les sections.
En disposant les sections de sole en un certain nombre de '
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bancs, certains plus rappochés et certains plus éloignés de l'extrémité de la sole, en combinaison avec des moyens grâce auxquels l'amplitude du déplacement ou course des sections de sole dans un banc peut être réglée de manière à former un rapport variable avec le mouvement correspondant des sections de sole d'un autre banc, il est possible d'intro- duire la matière dans le four d'une façon telle que la face antérieure de la masse du minerai qui,
s'avance présente la pente désirée afin de se présenter dans des conditions avantageuses à l'action des brûleurs à combustible
L'invention sera ci-après plus explicitement décrite en se référant aux dessins annexés qui montrent deux construc- tions d'un four et des régénérateurs et récupérateurs y reliés.
Dans les dessins:
Fig.1 est une coupe longitudinale et verticale d'un four d'affinage de cuivre et des récupérateurs associés; Fig-2 est une coupe longitudinale pratiquée dans un four pour la production et l'affinage de l'acier Fig.3 est une vue en plan du four précédent; Fig-4 est une vue en plan d'un régénérateur, destiné à être employé conjointement avec le four des figs-2 et 3; et, Fig-5 est une coupe longitudinale et verticale du régéné- rateur précédent.
En se référant à la figure 1, il convient de commencer par décrire la construction du four par l'extrémité d'intro- duction du minerai. A cette extrémité on prévoit une grande trémie à minerai 11, sous laquelle est disposé un convoyeur à godets 12. La paroi de la trémie est entaillée en 13,au-dessus du convoyeur, sur une hauteur suffisante pour permettre au convoyeur de pousser en avant une couche de charge 14 à fon- dre, de plusieurs pieds d'épaisseur-
La largeur du convoyeur varie suivant les dimensions du four, de façon à être sensiblement égale à la largeur de ce dernier.
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Il peut par exemple présenter une largeur de 12 pieds (3,65 m). La paroi terminale 15 du four est voisine de la' paroi de la trémie 11 dont le minerai est entra.iné en avants et elle comporte une voûte suffisamment haute pour permettre le passage de la masse de minerai en avancement- Le convoyeur 12 se prolonge suffisamment au delà de la, paroi terminale du four pour entrainer le minerai jusqu'à une zone de fusion 16.
La voûte 17 du four présente la forme d'un arc ou est suspendue, afin de ménager un espace considérable au-dessus du minerai ainsi introduit, mais au voisinage de la portion qui surplombe l'extrémité interne du convoyeur, la' voûte s'incline vers le bas, comme en 18, plus ou moins parallèle- ment au front incliné 19 de la charge qui s'avance, et cette portion inclinée recouvre ce que l'on a précédemment désigné '!zône de fusion" du four- Dans la portion inclinée de'la voûtât on prévoit un certain nombre de brûleurs à combustible 20, parcexemple des brûleurs à huile, ou bien encore des brûleurs à charbon pulvérisé,
dont les flammes sont dirigées vers la bas et plus ou moins normalement au front de la masse de minerai en avancement- Le front de la charge de minerai est en conséquence fondue et le combustible et l'air dans les brûleurs sont réglés de manière à maintenir à la face en avancement du minerai la pente convenable de façon qu'il ne se forme aucune cavité exposant une partie froide quelconque de la charge à l'action des flammes, et defaçon que la charger lorsqu'elle entre en fusion,descende la face inclinée en avancement de la, charge.
La matte fondue et la scorie, immé- diatement qu'elles se forment, descendent la face de fusion inclinée et quittent'la masse de minerai sous celle-ci, de , nouvelles portions de minerai chaud mais non fondu étant continuellement avancées par le convoyeur dans la zone de fusion,et la scorie fondue ainsi que la matte descendant la pente ds qu'elles sont formées.
Au delà de la face de fusion inclinée, et de la voûte
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inclinée du four qui recouvre cette face, on prévoit un pro- longement horizontal du four, dont la partie-inférieure se trouve bien en dessous du niveau auquel le minerai est intro- duit, et qui constitue une fosse 22 dans laquelle s'écoule la matière fondue. Les produits de la combustion passent par le prolongement 21 du four vers la sortie 23, et maintiennent le métal à l'état fondu.
De la sortie 23 les gaz passent dans un récupérateur 24, dans lequel l'air entrant, destiné aux brûleurs, est réchauffé.
Lorsqu'on soumet à la fusion des minerais qui contiennent du souflre, on fait usage d'une flamme oxydante$ la quantité totale d'air est envoyée contre le front incliné en avancement, et le combustible extérieur est réduit de manière à oxyder le soufre et à amener la chaleur de sa combustion à fondre la charge.
Dans le cas de minerais contenant une quantité adéquate de soufre, et avec le vent chaud prévu, il peut être possible de supprimer le combustible extérieur une fois que le four est suffisamment chaud, et de permettre alors à la fusion de se poursuivre par la combustion du soufre de la charge.
Un avantage de l'invention décrite, par rapport aux hauts- fourneaux ou fours à vent employés à la fusion de la pyrite, réside dans le fait que lorsque le combustible est en quantité par trop réduite, on ne rencontre pas l'inconvénient de l'allu- re glaciale, mais il suffit d'admettre un peu plus de combusti- ble avec l'air traversant les brûleurs.
Certains détails de construction, du four méritent d'être mentionnés.
Le convoyeur à godets 12, bien connu en lui même, est de préférence du type dans lequel les godets ou plaques sont extérieurement convexes et, en passant sur le tambour le plus interne 25, situé sous la z8ne de fusion, leurs courbures se combinent pour former ensemble une surface cylindrique.
Contre cette surface cylindrique du convoyeur, on appuie
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un racloir 26 destiné à empêcher la chute d'une portion quelconque de minerai. Le racloir est porté par une paroi transversale 27, qui concoure à. supporter le poids du minerai dans la zône de fusion, et la paroi de séparation peut, si on le désire, être équipée de conduits de refroidissement.
Dans la construction représentée, le récupérateur 24 est disposé sous le four. Le carneau de sortie 23 mène à une entrée 30 du récupérateur et les gaz chauds traversant l'en- trée 30 suivent les conduits 31 formant la partie supérieure du récupérateur, font retour par la partie inférieure 32 à la sortie 33 d'oÙ ils sont extraits, en traversant une conduite 34, et, si on le désire, un échangeur de chaleur 35,par un ventilateur 36 qui les débite à une cheminée 37.
Un autre ventilateur 38 débite de l'air frais dans l'échangeur de chaleur 35, et cet air passe, par un'conduit intermédiaire 39, à l'entrée d'air frais 40 du récupérateur* En ce point l'air gagne entre les conduits 32, 31 la sortie d'air chaud 41 et de là, par le conduit 42, les brûleurs à' combustible 20-
On remarquera que dans ce four, et'également dans le récupérateur, une fois que les parties ou éléments ont atteints leur température normale, ils se maintiennent tous à la même température durant tout le fonctionnement du four, les opérations dans une zone quelconque donnée, étant toujours du même genre.
On assure ainsi une longue durée des éléments ou parties du four- On remarquera en outre, qu'étant donné l'absence de poussière dans les 'carneaux à gaz traversant le récupérateur (en raison de la nature des opérations dans la zône de fusion) le récupérateur n'est pas sujet auxobstrue- tions '
Il doit être entendu que le four décrit peut être utilisé pour des opérations de réduction au lieu d'opérations d'oxyda- tion, en appliquant une flamme réductrice à l'aide des brû- leurs 20, ou en mélangeant àu oharbon fin ou.un autre combus- tible à la charge dans la trémie 11.Tel est le principe
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fonctionnement du four d'affinage d'acier représenté aux fige'2 à 5,
qui sera ci-ap rès décrit-
En se référant aux figs.2 et 3, le four comprend une sole inclinée '50, par dessus laquelle on prévoit une portion de voûte surélevée 51 et une fosse allongée 52 qui est immé- diatement contigüe de l'extrémité inférieure de la sole 50, et est couverte d'une voûte à réverbère 53. A l'extrémité de la fosse 52, on prévoit une paroi transversale 54 constituant un déversoir par dessus le bord supérieur 55 duquel du métal fondu peut s'écouler dans le réservoir 56- Du réservoir 56 se détache un trou de coulée 57. Au dessus de ce dernier dans la paroi latérale du four, on prévoit une ouverture d'évacua- tion 58 pour des gaz de carneaux.
Revenant à l'extrémité de la sole, du four, ce dernier est pourvu d'une paroi terminale 59, et la partie inférieure de la paroi terminale est supportée à distance de l'extrémité supérieure de la sole 50, de façon à ménager une ouverture 60 pour l'introduction. de la matière à fondre-Le fond d'une trémie d'alimentation 61 est situé à l'extérieur de l'ouvertu- re 60.
On remarquera dans le plan du four de la fig-3 que deux trémies 61 sont disposées côte à côte dans la largeur du four, et que la paroi terminale 59 est supportée par une série de colonnes 62 subdivisant l'ouverture 60 en sections.
Pour chaque trémie, on a prévu trois sections de ce genre et celles-ci sont pourvues de trois cylindres d'alimentation 63 dans chacun desquels travaille un plongeur 64-
Les cylindres d'alimentation se prolongent horizontale- ment à partir du fond des trémies 61, en s'écartant du four et dans l'alignement des ouvertures 60.
Les plongeurs 64 sont reliés par des tiges 65 à des têtes de crosse 66, et les têtes de crosse 66 sont actionnées d'un mouvement alternatif par l'intermédiaire des tiges de liaison 67, actionnées à leur tour par les manivelles 68 d'un arbre coudé 69.On prévoit un
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moteur 70 qui, par l'intermédiaire d'un réducteur appropriât entraine l'arbre coudé 69 et actionne les plongeurs 64, d'un mouvement alternatif à faible vitesse- On a prévu deux arbres coudés 69, un pour chaque trémie, et les liaisons au moteur 70 comprennent un mécanisme d'embrayage, ou l'équivalent, dont les détails n'ont pas été représentés dans le dessin, de manière.
que chacun des arbres coudés puisse être temporairement libéré ou actionné indépendamment de l'autre-
L'effet du fonctionnement des plongeurs, est de pousser une certaine quantité de minerai dans le four lors de la course en avant, et, lorsqu'ils sont ramenés, de permettre à une nouvelle quantité de minerai de tomber de la trémie en avant des plon- geurs.
Il n'est toutefois pas simplement suffisant de pousser de cette façon du minerai dans le four, sans prévoir des moyens propres à assurer que le minorai ne s'entasse pas simplement à l'entrée, mais chemine progressivement sur la sole 50 et expose un front convenablement incliné à la zone de fusion 71 du four- A cet afifet, on a prévu des sections de sole 72, 73 pouvant être déplacées d'un mouvement alternatif-Les sections 72 sont dispo- sées en un banc le plus rapproché de l'entrée du minerai dans le four, et une section a été prévue en regard de chaque plongeur.
On obtient donc six sections 72 dans la largeur du four-
Le second banc des sections de sole 73 se trouve le plus rapproché de l'extrémité inférieure de la sole 50, et dans ce banc également on a prévu six sections de sole, une dans l'ali- gnement de chacun des plongeurs précédemment mentionnée'
Les sections de sole sont montées sur des tiges de guidage inclinées 74, 75 de manière qu'elles puissent glisser dans une direction parallèle à la pente de la sole- Des oreilles ou pattes 76,77, prévues sur les sections de sole, entourent les tiges de guidage 74 et se placent une de chaque coté de la tête de crosse 78 glissant également sur la tige de guidage- La tête de orosse 78 est reliée par une tige de poussée 79 à un levier de manoeu- vre 80.
Le levier de manoeuvre 80 est pourvu d'une rente, de
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façon que la tige de poussée 79 puisse y coulisser, et des tenons 81 de la tige de poussée 79 peuvent être insérés dans l'une quelconque des séries de trous de cette tige. Les tenons 81 viennent en contact avec l'avant et l'arrière du levier 80 et cette construction fournit une amplitude réglable de dépla- cement libre entre le levier 80 et la tige de poussée 79' Les sections de sole du deuxième banc sont reliées d'une manière analogue, par une tige de poussée 82, au levier 80-Le levier 80 est articulé) à son extrémité inférieure, en 83, à une bielle 84, et, à son extrémité supérieure, il est relié au plongeur 64 de façon à être actionné par ce dernier d'un mouvement alternatif.
Les surfaces supérieures des sections de sole 72,73 sont formées en gradins ainsi qu'il est représenté, de manière qu'elles puissent exercer une action de poussée sur le minerai de la sole et, par suite, lorsqu'elles sont animées d'un mouvement de va et vient, elles obligent le minerai à avancer en descendant la sole inclinée. En régantt l'amplitude de la course des déplacements des sections de sole à l'aide des tenons 81, il est possible de régler la pente de la face antérieure de la masse de minerai en avancement.
Des brûleurs à combustible 85 sont disposés en une rangée transversale au four dans une portion inclinée 86 de la voûte 'de ce dernier qui relie la portion élevée 51 à la voûte de réverbère 53. Les brûleurs 85 dirigent une flamme de chauffage sur la face.antérieure de la masse de minerai. Les brûleurs 85 sont alimentés par un conduit d'air chaud 87 et sont pourvus de conduits à combustible 88'
Dans le fonctionnement de ce four, du minerai mélangé à du combustible est introduit dans la trémie 61, et amené de celle-ci dans le four ainsi qu'il a été précédemment décrit.
Le charbon utilisé est de préférence du charbon lavé, broyé très fin, mais qui n'est pas nécessairement pulvérisé. Si le charbon à utiliser ne forme pas de coke, tout au moins une partie des gaz chauds quittant le récupérateur ou les régénéra,- teurs pourra être utilisé pour le séchage et l'échauffement
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de la charge- Si le combustible à utiliser est un charbon à coke, l'hÉmidité est conservée dans la charge afin d'utiliser le carbone fixe à la formation de gaz à la surface de fusion.
Pour le minerai, on utilise de préférence des sables de fer propres, ou des concentrés, conduisant à la production d'une quantité relativement faible de scorie durant l'opéra- . tion de fusion.
La face antérieure de la, masse de minerai de la z6ne de fusion 71 est portée à l'incandescence à l'aide des brûleurs 85 et l'on prévoit qu'une fois l'état d'incandescence atteint, il peut être"inutile de continuer à introduire du combustible par les conduits d'amenée 88, la chaleur du four étant maintenue par la combustion du combustible mélangé au minerai, bien que, si la température du four venait à tomber, elle peut aisément fois . à chaque qu'on le-désire, être relevée par injection de oombus. tible aux brûleurs 85.
Les gaz produits par le combustible, de même que le - combustible lui même, seront brûlés par l'air introduit en 85 et, si la quantité de combustible est convenable,des conditions réductrices prédominent dans cette partie du four.
En conséquence, du fer sera réduit et fondu avec formation de scorie, et le fer et la scorie descendront la face inclinée de la masse de minerai, passant dans la fosse 52. On excès de gaz combustible est produit dans la z8ne de fusion 71, et traverse la zone à réverbère par dessus la fosse 52 et le métal fondu qu'elle contient-
On prévoit un certain nombre de brûleurs auxiliaires 90 à l'entrée de cette zone? grâce auxquels de l'air peut être insufflé dans le four, venant de la conduite 87, et une partie des gaz combustibles brûlée en ce point- Par ce moyens la température dans la zône à réverbère peut être portée à un degré quelconque voulu. Des conduits d'alimentation de combus- tible supplémentaire 91 sont prévus pour les brûleurs 90,de..
. ¯,il/; manière que si les gaz combustibles ne contiennent pas suffi-
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samment de chaleur, par exemple au moment de la mise en route du four, une quantité supplémentaire de combustible puisse être introduite et brûlée en ce point.
A mi-distance environ de la longueur de la fosse 52, on prévoit un barrage transversal 93 constitué d'un tube trans- versal refroidi à l'eau et recouvert de matière réfractaire.
Le bord supérieur du barrage 93 se trouve situé quelque peu au-dessus du niveau liquide normal dans la fosse 52, et sert à empêcher le passage de la scorie, tandis que sous le barrage subsiste une ouverture propre à permettre le libre passage du métal fondu. Dans le côté du four on prévoit une porte d'évacuation 94 pour la scorie.
On peut également prévoir des ouvertures 95,96 .en diffé- de la fosse rents points de la longueur de la paroi/ 52 pour extraire ou assurer l'écoulement du métal fondu dans différents états d'affinage si l'on désire utiliser une matière moins bien épurée que celle qui peut être prélevée au réservoir 56.
Dans les conditions prédominantes dans la zone de fusion
71, il se forme une scorie relativement froide, contenant une de ,-,quantité considérable Feo, et la portion métallique la plus lourde ou la plus dense du produit contiendra une quantité considérable de carbone et d'autres impuretés en même temps qu'une certaine quantité d'oxyde de fer' La chaleur intense produite par les brûleurs 90 au-dessus du métal dans la pre- mière portion de la fosse 52 porte la matière y contenue à une température aussi élevée qu'il est nécessaire de sorte que le carbone dans le métal devient très actif pour réduire toute quantité du FeO y contenu. L'oxyde de carbone ainsi libéré provoque une ébullitimn violente du bain.
Le FeO dans la scorie sera réduit par l'oxyde de carbone libééé et le fer résultant passe de la scorie dans le métal sousjacent. Il doit être entendu qu'une bonne partie du soufre et du phospho- re qui peuvent se trouver dans le métal lorsqu'il pénètre dans la fosse 52 passe dans la socrie durant l'opération d'affinage qui vient d'être décrite
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Toutefois, il est caractéristique que dans le procédé de l'invention la majeure partie du soufre présent dans la zone de fusion passe directement dans la flamme du four et ne passe pas du tout dans le fer-
Le métal de la zone de fusion et dans la fosse 52 du four est protégé du soufre contenu dans les flammes qui l'atteignent par la couche de scorie qui le surmonte.
De la scorie épurée est extraite par le trou de laitier 94, et le métal passe sous le barrage 93 dans la seconde partie de la fosse 52. Après avoir dépassé le barrage 93, le métal correspondra approximativement à celui de la phase de décrassage dans le procédé d'affinage sur sole basique.
Après avoir dépassé le barrage 93, dans la seconde portion de la fosse 52, le métal est plus complètement épuré comme dans la seconde phase de formation de acorie du procédé sur sole basique, de petites quantités d'oxyde en morceaux ou autre fondant étant ajoutées suivant les besoins par des portes de chargement convenables non représentées dans le dessin- - Des ajutages d'air supplémentaires 97 sont prévus à l'entrée de cette seconde zone d'affinage pour maintenir la chaleur du métal- Si c'est nécessaire, du combustible supplémentaire peut être introduit pour assurer l'obtention de la température désirée-
Finalement, le métal épuré, en même temps que la petite quantité de scorie qu'il transporte et qui s'est formée au- delà du barrage 93,
passe par dessus la lvre 55 dans le réservoir 66, où la scorie est enlevée par une ouverture 98 pratiquée dans l'extrémité du four- Le métal fondu peut être évacué suivant les besoins, à intervales, par le trou de coulée , 57, dans des moules , lingots-
Pour réaliser une production de 300 tonnes d'acier par jour dans un four ayant de 3 à 3,65 mètres de large la vitesse ' de déplacement de la charge à travers le four sera moindre que 25 m/m par minute, de sorte qu'on dispose d'un temps considéra- ble pour conduire les réactions nécessaires.
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L'air à fournir à la conduite 87 ne doit pas se frayer un passage à travers une masse,de minerai dans le four comme dans un haut fourneau, et ne doit par suite être fourni qu'à. une faible pression de quelques centimètres d'eau, en sorte qu'au lieu de faire usage d'un compresseur pour le vent, on peut employer un ventilateur- Ceci permet en outre de réduire les risques de fuite d'air dans l'alimentation et dans les dispositifs de chauffage pour cet ait-
L'air peut par conséquent être envoyé directement à travers un récupérateur à la pression de soufflage ainsi qu'il a été précédemment décrit en référence à la fig.l
Comme le volume des gaz de combustion engendré est proportionnellement à la chaleur produite, sensiblement moindre que dans le cas d'un four à sole,
la surface nécessaire des récupérateurs et des régénérateurs est réduite de manière correspondante. Le volume des gaz est moindre, non seulement en raison de l'application plus directe de la flamme sur l'ouvrage, mais également en raison du fait que les gaz combustibles produits sont largement et totalement engendrés directement par le charbon dans le four même et n'entraînant pas une grande quantité d'azote comme c'est le cas lorsqu'on fait emploi de gaz de gazogène pour chauffer le four.
Venant au régénérateur représenté aux fige. 4 et 5, dans ces figures, 53 désigne le four des figures 2 et 3, et 58 la sortie de gaz latérale disposée en travers du sommet du régéné- rateur, comme on le voit mieux à la fig.5 Sous le carneau transversal 58, et séparé de ce dernier par une cloison horizontale 5, on prévoit deux chambres 101, 102 divisées par une cloison verticale, 103 qui est indiquée en traits interrom- pus à la fig.4' En dessous des chambres 101,102 on prévoit un second carneau d'air transversal 104' Les chambres collectrices 101, 102 sont reliées chacune au carneau d'évacuation 58 supérieur,et au carneau d'air 104 inférieur, par des ouvertures circulaires de valves 105,106 dont les axes, dans chaque chambre, sont,
en direction verticale dans l'alignement l'un de
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l'autre et qui'forment des sièges pour une seule soupape à champignon 107 montée sur une longue tige coulissante 108 traversant le sommet du carneau transversal 58. Les têtes des soupapes à champignon 107 sont pourvues d'un refroidissement à eau dont l'arrivée traverse les tiges ou queues 108 à la manière bien connue' Chacune des soupapes agit à la manière d'une soupape à. double effet.
Lorsqu'elles sont abaissées elles coupent la communication de leur chambre collectrice avec le carneau d'air 104 et ouvrent la communication avec le carneau à gaz 68. Les chambres 101,102 s'ouvrent chacune vers une chambre de régénérateur à empilage 109 ou 110 suivant les cas.
A l'autre extrémité des chambres de régénération, on prévoit deux autres chambres 111, 112. En dessous de ces der- nières on prévoit un carneau d'évacuation transversal du gaz de four, 113, et au-dessus de ces chambres un carneau d'entrée d'air 114. Les chambres 111, 112 sont reliées à ces carneaux transversaux par l'intermédiaire de lumières contrôlées par des soupapes à champignon) à double effet, 115, 116 analogues. aux soupapes 107 précédemment décrites-
Un conduit d'air pénètre dans le carneau d'entrée d'air 114, en 117, et le conduit d'air 87 quitte le carneau d'air 104', ainsi qu'il est représenté dans les dessins. Le conduit d'air! 117 part d'un échangeur 118, etest alimenté par un ventilateur) 119.
Les gaz de four chauds s'évacuant par le carneau transver- sal 113 cheminent à travers un carnoau 120 au sommet de l'échan- geur de chaleur et de là, passent en sortie à la partie infé- rieire de cet échangeur vers un ventilateur 121 qui les débite à une cheminée 122.
En fonctionnement de ce régénérateur) ainsi qu'on le com- prendra aisément) les soupapes sont manipulées de manière telle. qu'une des chambres de régénération) par exemple la chambre 110, reçoit des gaz chauds des carneaux 58 et les évacuent aux car- neaux 113 en s'échauffant simultanément. L'autre chambre de régénération qui été précédemment chauffée, reçoit de l'air @
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partiellementéchauffé de l'échangeur 118, et l'évacue comme ait chaud vers le conduit 87' Lorsque l'empilage de la cham- bre 109 s'est refroidi par ce passage d'air, la soupape à double effet est renversée, et la chambre 110 est utilisée pour chauffer l'air entrant tandis que la chambre 109 est réchauffée par les gaz sortants.
Il doit être entendu que bien que l'appareil des fige.2 à 5 ait été décrit dans l'applica- tion à la production et à l'affinage du fer, les diverses parties ou éléments pourraient également être utilisées pour la fusion et l'affinage d'autres métaux, ou encore pour la fabrication de verre, ou des opérations de même nature, et en particulier la méthode d'alimentation consistant à refouler le minerai en ayant recours à des sections de sole actionnées de mouvements alternatifs pourrait être employée avantageuse- ment en remplacement du convoyeur représenté à la fig.l. En appliquant l'invention pour la fabrication du verre, les matières ou ingrédients usuels à fondre ensemble pour produire le verre seront introduits dans le four en remplacement du minerai métallique, l'appareil étant analogue.
REVENDICATIONS.
EMI19.1
1<- Un procédé pour fondre des minerais et exécuter des opérations de même nature sur des minéraux, caractérisé par : rs ,: l'introduction du minéral, d'une manière continue, dans un 1l.F.Yn' t four, derrière une z8ne de fusion de ce four, l'avancement w ;.: ti du minéral dans la z8ne de fusion de manière que le front du . minéral présente une face inclinée à la zône de fusion, et "' l'application de flammes de chauffage directement sur cette 1" face inclinée du minéral dans la dite zône de fusion, grâce à quoi la dite face inclinée est continuellement fondue, et la portion fondue peut s'écouler en bas de la pente, et expose de la matière fraiche à l'action des flammes-