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MEMOIRE DESCRIPTIF DEPOSE A L'APPUI DE LA DEMANDE
D'UN BREVET D'INVENTION " Procédé et installation pour le traitement des minerais , oonbustibles et produits analogues, notam- ment pour le grillage des minerais sulfures ".
Cette invention dûe à M.M. Heinrich HILLFR et Rudolf PITZ, conoerne les procèdes et appareils servant au traitement des minerais, combustibles et produits analogues , notamment au grillage des minerais et produits de fonderie sulfuras, dans lesquels la matière pulvérulente ou sous forme de grains fins est amende dans une chambre de réaotion à l'aide du fluide de réaction gazeux .
Dans les réactions de ce genre , les
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brûleurs travaillaient jusqu'à présent avec une mauvaise utilisation de la place et une répartition inégale de la flamme ou du mélange de réaction sur la section de la chambre de réaction, parce qu'il fallait toujours travailler à de grandes vitesses et avec des matières très fines afin de ne pas être dans l'obligation de donner trop de longueur aux chambres de réaction. Or s'il s'agit,en particulier, du grillage ou traitement des minerais poussiéreux spécifiquement très lourds, on a constaté qu'il était nécessaire d'avoir de très longues chambres de combustion qui ne pouvaient travailler qu'avec une faible charge de l'espace de combustion.
Afin que, dans le grillage ou traitement de matières spécifiquement très lourdes, telles que des minerais se présentant sous forme de poussière ou de grains fins, ou lors de l'utilisation de combustibles dans des foyers, on ne se trouve pas dans la nécessité de pousser par trop loin le broyage des minerais et combustibles et d'avoir des chambres de réaction par trop longues, selon l'invention la vitesse d'entrée du mélange est réduite autant que possible par des moyens convenables quelconques, tels qu'élargissements de sections à étage unique ou à plusieurs étages, chicanes, plaques de rebondissement, etc. et en même temps on s'oppose à une séparation du mélange par des moyens convenables quelconques n'ayant pas d'action accélératrice sur le courant du mélange, par exemple par des garnitures intérieures, des courants de gaz à action tourbillonnante, etc.
Il est également possible de cette manière de distribuer le mélange de réaction uniformément
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sur toute la section de la chambre de réaction et d'obtenir ainsi une utilisation relativement bonne de cette chambre. L'amenée de matière pulvérulente peut alors se faire rationnellement peu avant l'entrée dans la chambre de réaction et le courant de l'agent de réaction gazeux peut être ralenti par des éléments quelconques, par exemple par des élargissements de sections, dès avant l'amenée de la matière pulvérulente, de telle manière que le courant suffise encore tout juste pour porter la matière pulvérulente, mais qu'il ne se forme plus à proprement parler un jet de flamme ou de réaction.
Un autre moyen pour distribuer uniformément le mélange de réaction dans la chambre de réaction et ralentir la traversée de cette chambre consiste aussi à amener au ou près du point d'entrée du mélange dans la chambre de réaction, des gaz, par exemple de l'air secondaire, en direction horizontale ou de bas en haut.
Ce gaz peut rationnellement être mis en mouvement tourbillonnant afin de distribuer ou répartir la matière pulvérulente sur toute la section de la chambre de réaction.
Dans le grillage de minerais sulfurés, tels que ceux dont on disposé sous la forme de produits broyés ou en flottation, le problème se pose en outre d'obtenir de l'acide sulfureux aussi pur et concentré que possible.
A cette fin, on a déjà également proposé de faire consumer du minerai et de l'air principalement en courant continu, ainsi que de maintenir le minerai en suspension par un courant d'air dirigé contre la direction de
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mouvement du minerai, pendant un temps prolongé en vue d'assurer une meilleure combustion.
Mais ces opérations ou mesures telles qu'elles viennent d'être exposées en principe ne permettent pas d'obtenir un résultat technique satisfaisant parce que les particules de minerai soufflées (transportées) dans le fourneau n'ont jamais toutes la même grosseur. Par suite, les plus grosses particules sont projetées fortement contre la paroi dans la plus grande mesure lors de l'introduction tangentielle du courant de minerai et d'air, puis de là elles parviennent à la sole du fourneau non complètement consumées en glissant le long de cette paroi en ne se mélangeant à l'air que de façon défectueuse. Hais, avec le guidage axial du courant de minerai et d'air, ces plus grosses particules parviennent très rapidement, de nouveau non complètement consumées, sur le sol.
On a déjà tenté de combattre ae phénomène nuisible en utilisant de l'air à action contraire. Ce minerai non grillé intégralement s'agglutine ou se fritte dans chaque cas suivant sa composition, la quantité et la nature des substances qui l'accompagnent pour former une masse plus ou moins ferme qui apporte des perturbations dans l'exploitation ou fonctionnement du fourneau et réduit le rendement ainsi que la qualité en produits de réaction purs.
Une difficulté que l'on rencontre pour obtenir, d'une part, des minerais bien grillés et, d'autre part, de l'acide sulfureux pur concentré consiste en ce que les conditions pour obtenir un produit bien grillé sont essentiellement différentes de celles de la production d'acide sulfureux pur et concentré et qu'il n'est passible qu'avec difficulté
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d'harmoniser ces deux sortes de conditions.
Une mesure efficace pour éviter les inconvénients exposés consiste à exécuter l'intégralité de l'opération de grillage des minerais et produits de fonderie sulfurés en obtenant de l'acide sulfureux pur en soufflant des matières pulvérulentes dans la chambre de grillage et en faisant passer selon l'invention les gaz de grillage par des refroidisseurs et épurateurs dans un appareillage fermé résistant à la pression et en utilisant l'air comprimé servant au soufflage de la poussière de minerai pour obtenir la chute de pression par tout l'appareillage.
Des moyens sont prévus dans la chambre de grillage pour retarder ou ralentir autant que possible le passage des pa,rticules de minerai et pour ramener dans le courant de gaz les plus grosses de ces particules se séparant éventuellement du courant de réaction.. L'utilisation d'un appareillage fermé à chute de pression unitaire présente cet avantage que le ventilateur nécessaire n'est appelé à refouler que de l'air froid et peut être relativement petit étant donné le faible volume de cet air froid. Au cours du passage à travers le refroidisseur, la pression se trouve transformée en vitesse, ce qui fait qu'une meilleure transmission thermique est obtenue avec la plus petite surface de chauffe.
En réglant la surpression et en ralentissant ou retardant de façon correspondante le passage du mélange de minerai à travers la chambre de grillage, ainsi qu'en ramenant les plus grosses particules de minerai dans le courant de gaz, on est également en mesure d'influencer la réaction dans le sens désiré et d'obtenir un grillage
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complet et des gaz à fort pourcentage avec un faible excès d'air et également avec des minerais très pauvres..
De l'air comprimé supplémentaire ou également des gaz de grillage prélevés dans l'installation, refroidis ou également réchauffés suivant les besoins dans chaque cas particulier peuvent être réintroduits en divers points de l'appareillage de façon qu'on puisse réaliser, avec la plus grande pureté des produits de grillage solides et gazeux obtenus, une utilisation aussi grande que possible de l'énergie thermique.
Le courant de gaz et de minerai peut également être soufflé en direction tangentielle dans la chambre de grillage. Selon l'invention le mélange de gaz et de minerai se trouve guidé en hélice contre la paroi de la chambre par des pierres ou garnitures maçonnées conductrices montées dans la chambre de grillage de façon que les plus grosses parties de minerai soient ramenées par la forme des pierres ou garnitures maçonnées conductrices dans le courant de gaz afin d'assurer un grillage complet. La forte projection sur la paroi et les pierres directrices placées à l'intérieur produit un chauffage sûr même des plus grosses particules et permet d'obtenir une grande insensibilité de l'exploitation aux variations de finesse du broyage.
Du fait que le temps de chute peut également être un multiple du temps de combustion théorique, une combustion aussi complète que possible de l'ensemble de la masse est également assurée et l'exploitation est rendue indépendante dans de grandes limitesde la charge du fourneau.
Au lieu de retarder ou --alentir la vitesse de
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passage à travers la chambre de grillage en guidant tangentiellement le courant de minerai et d'air et en montant des pierres ou garnitures maçonnées directrices à l'intérieur, le courant d'air et de minerai peut aussi être introduit axialement d'en haut dans la chambre de grillage et, en soufflant deux ou plus de deux courants d'air ou de gaz conduits radialement l'un vers l'autre, on peut retarder ou ralentir le passage à travers la chambre de grillage ou mettre en tourbillon le courant d'air et de minerai.
Afin d'empêcher que de la matière frittée ou agglutinée se dépose dans la chambre de grillage, cette chambre peut, en outre, être refroidie dans diverses zones par soufflage d'air de combustion secondaire ou tertiaire, par soufflage de gaz de grillage refroidi et épuré, par des tubes à eau montés dans l'enveloppe de la chambre, par des canaux à air, etc...
Selon un autre développement du procédé, les gaz de grillage sont lavés dans deux laveurs ou dans un laveur à deux étages dont le premier servant à la séparation de poussière et de As2O3 est chargé d'eau chaude provenant de l'installation, tandis que le second servant au refroidissement des gaz de grillage fonctionne avec de l'eau froide. De cette manière, on peut utiliser toute l'énergie thermique existant dans les gaz de grillage et obtenir des gaz de grillage ayant environ 20 C.
L'introduction d'air comprimé froid ou même réchauffé en divers points de la chambre de grillage permet de conduire l'opération de grillage de manière qu'un grillage complet du minerai pulvérisé se
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fasse également avec diverses grosseurs de grains de ce minerai, l'agglutination ou frittage, qui rend toujours difficile un grillage complet, pouvant être empêché.
On sait que le grillage des minerais s'effectue d'autant plus difficilement qu'il y a moins d'oxygène ou d'autres gaz de réaction par unité de volume d'air.
On a déjà proposé divers moyens pour obtenir ce grillage complet, c'est-à-dire la gazéification la plus poussée du soufre contenu dans le minerai. Certains de ces moyens obligent même à effectuer ce grillage complet en dehors de l'appareil de grillage proprement dit. Pour obtenir le même résultat final de la manière la plus simple, l'air nécessaire au grillage complet est amené, selon l'invention, à travers une grille constituée de façon appropriée. Etant donné que cet air doit cheminer à travers les résidus encore très chauds qui se trouvent sur la grille, le réchauffage nécessaire.de l'air s'effectue impérativement.
Cet air ainsi réchauffé est capable d'éliminer de façon très poussée de la matière grillée les restes de soufre s'y trouvant encore- La quantité de l'air est calculée de façon qu'elle suffise précisément à obtenir la désulfuration de la matière à griller ; elle est d'ailleurs si faible qu'il ne peut pas s'établir de courants opposés au courant d'air principal, qui seraient en mesure de provoquer des @ remous ou tourbillons d'air dans la chambre de combus- tion ou une retenue partielle de la matière grillée à l'intérieur de la chambre de combustion. En ramenant des gaz de grillage épurés dans le circuit au-dessous du point d'introduction de minerai et d'air de la
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chambre de grillage, on obtient seulement un réglage de la température sans modification de la concentration du gaz de grillage.
Dans la mise en oeuvre du procédé pour le traitement de minerais, combustibles, etc...dans laquelle la matière pulvérulente est amenée dans une chambre de réaction au moyen du fluide de réaction gazeux, on peut utiliser des moyens auxiliaires quelconques pour réduire la vitesse d'entrée du mélange. @insi, l'admission du mélange de matière et de gaz dans la chambre de réaction peut se faire par un coude qui présente un élargissement en entonnoir, des tuyères à gaz horizontales ou dirigées vers l'embouchure d'arrivée du courant, qui sont disposées sur ou près de l'extrémité dudit élargissement, servant à ralentir ou retarder et distribuer davantage le mélange dans la chambre de réaction.
Les tuyères peuvent être réparties sur la périphérie et être orientées tangentiellement dans le même sens ou en sens contraire pour augmenter le tourbillonnement. Le ralentissement du courant du mélange et sa distribution peuvent en outre être effectués en dirigeant le tube d'amenée au point d'entrée contre une plaque rebondissante ou chicane qui force le courant de mélange à changer de direction et détruit ainsi l'énergie de mouvement. Cette plaque rebondissante peut présenter un coude simple ou multiple; elle peut comporter des nervures ou cannelures, être concave ou convexe, afin dedistribuer uniformément la matière sous forme de poussière ou de grains fins sur la section de la chambre de réaction.
D'autres organes de rebondissement, chicanes, palettes ou aubes directrices
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peuvent être montés dans le trajet du courant de mélange dévié, les parois de l'appareil étant élargies de façon appropriée aux endroits ou ces organes rebondissants ou chicanes sont montés pour éviter des rétrécissements de section.
Un autre dispositif servant à réduire la vitesse du mélange à son entrée dans la chambre de réaction et à la distribution de ce mélange consiste à prévoir une fente annulaire au point d'entrée dans la chambre de réaction. Lorsqu'on utilise des matières combustibles, de l'air secondaire peut être amené par cette fente annulaire, de même que del'air ou tout autre gaz de réaction peut être amené lors du traitement de minerais.
On peut encore monter dans la fente annulaire des surfaces directrices pour augmenter le tourbillonnement du courant gazeux sortant. Un moyen auxiliaireperm.ettant d'obtenir ce résultat consiste à disposer au point d'entrée de la fente annulaire des aubes directrices qii font passer le courant gazeux suivant un trsjet horizontal ou dirigé de bas en haut.
Pour le grillage de minerais sulfurés, les chambres -le grillage sont rationnellement munies de garnitures intérieures hélicoïdales de section trapézoïdale et les surfaces de guidage supérieures inclinées vers l'intérieur ramènent les plus grosses particules de minerai non complètement grillées dans le courant de gaz.
Pour la séparation de la poussière, la tubulure d'évacuation des gaz est également disposée en direction tangentielle ou contraire au sens de rotation des garnitures hélicoïdales. Afin d'améliorer la séparation de la
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poussière dès la chambre de réaction, on peut aussi calculer les dimensions du conduit menant au refroidisseur et sa section de telle manière que les particules de matière grillée en mouvement dans le courant de gaz en direction de la grille, par conséquent qui se déplacent de haut en bas, ne puissent pas être aussi subitement accélérées, en raison du rétrécissement brusque de la section de la tubulure d'échappement de gaz que les gaz, mais conservent, en raison de leur masse, leur direction originelle, par conséquent restent dans la chambre de combustion,
ce qui 'Lait qu'une amélioration de la sépa,ration de poussière à l'intérieur de la chambre de combustion est obtenue. Un perfectionnement de ce moyen consiste à disposer la tubulure de sortie, en dehors de la section particulière, également à une hauteur appropriée au-dessus de la grille.
Divers exemples de réalisation des dispositifs en question sont représentés schématiquement en coupe sur les dessins annexés à l'aide desquels on va exposer de façon plus précise le procédé de grillage de minerais sulfurés dans une installation représentée schématiquement à titre d'exemple:
Les fig. 1 à 5 représentent les dispositifs auxiliaires servant à ralentir la vitesse du courant à son entrée ou avant son entrée dans la chambre de réaction.
La fig. 6 représente schématiquement une installation complète de grillage de minerais sulfurés.
La fig. 7 est une coupe passant par une chambre de grillage.
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La fig. 8 est une coupe du laveur à deux étages.
Les figs. 9 à 13 représentent des détails de construction.
Dans la fig. l, le tuyau d'amenée de gaz de réaction est désigné per 1; il est raccordé à un tuyau 2 de plus grande section dans lequel est monté le distributeur de minerai ou matière 3 qui introduit le minerai à l'état finement divisé dans le courant d'air au moyen d'une roue de refoulement 4 ou dispositif analogue. Le tuyau 2 passe par le coude 5, qui est déjà élargi en forme d'entonnoir, dans l'élargissement en entonnoir 6 de la chambre de réaction 7. Dans cette chambre de réaction débouchent en outre les tuyaux d'amenée de gaz 8,8 qui peuvent aussi être placés tangentiellement par rapport à elle comme le représente une coupe horizontale d'une autre réalisation dans la fig. 2.
La fig. 3 représente une autre réalisation dans laquelle des tuyères 9,9 débouchant obliquement de bas en haut dans la chambre de réaction 7 sont prévues pour l'amenée des gaz de réaction. Ces tuyères 9,9 peuvent, bien entendu, être également utilisées pour l'amenée d'un mélange de minerai et d'air, et le tuyau 5-G pour l'amenée d'air secondaire.
La fig. 4 est une coupe illustrant une autre réalisation dans laquelle le mélange de gaz et de minerai est conduit de la tubulure 10 s'élargissant rationnellement en forme d'entonnoir contre une chicane ou plaque de rebondissement 11 qui fait dévier de façon appropriée le courant de mélange et annihile sa force vive, de sorte
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qu'il tombe en chute libre à travers la chambre 12. Une autre chicane ou organe de rebondissement 13 monté dans le trajet du mélange tombant librement continue à ralentir le mouvement de ce mélange.
A l'endroit où l'organe de rebondissement ou chicane est monté, la paroi 14 de l'appareil est élargie de façon appropriée afin d'éviter un rétrécissement de la section, la partie de la paroi de nouveau rétrécie qui suit cet élargissement de la section servant en même temps de surface de déviation pour continuer à ralentir le passage du courant.
Une autre réalisation est illustrée schématiquement dans la fig. 5. Ici le courant de mélange débouche par deux tubulures 15,15 dans une chambre 16 placée en amont de la chambre de réaction. La disposition de cette chambre préalable est avantageuse notamment s'il s'agit du grillage de minerais sulfurés. Une chambre annulaire 17 est prévue autour de la chambre vestibulaire 16 et sert à amener le gaz arrivant par un tuyau 18 par la fente annulaire 19 dans la chambre de réaction. Les aubes directrices 20 servent ici à conduire le courant de gaz suivant un trajet horizontal ou un trajet dirigé de bas en haut. Dans la fente annulaire 19 peuvent être montées également des surfaces directrices (non représentées) propres à augmenter le tourbillonnement du courant de gaz qui sort.
La fig. 6 représente schématiquement, comme déjà mentionné, une installation pour le grillage de minerais sulfurés. 21 est une conduite d'air comprimé, qui est reliée par les conduits 22 et 23, pouvant être obturés, aux réservoirs 24,25 fermés servant à recevoir la matière
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à griller sous forme de poussière. Ces réservoirs 24 et 25 sont reliés par des conduits 26, 27, à un distributeur 28, qui souffle le mélange de gaz et minerai par un conduit 29 dans la chambre de réaction 30. Un conduit 31 relié à la conduite d'air comprimé 21 amène l'air comprimé.. La conduit à air comprimé32 raccordé à la conduite 21 amène l'air secondaire dans la chambre de grillage 30.
Un autre conduit à air comprime 33 sert à l'arrivée de l'air comprimé au fond de la chambre de grillade 30, ce qui permet de récupérer de la chaleur sur les résidus et d'enlever les derniers restes du soufre. Par l'arrivée d'air secondaire et d'air tertiaire par les conduits 32 et 33, la température régnant dans la chambre de grillage ou l'agglutination de la matière grillée peut être influencée de façon correspondante et la combustion complète peut être assurée. La chambre de grillage 30 est munie d'une tubulure à gaz 34, qui est reliée à un refroidisseur de construction quelconque, par exemple une chaudière à vapeur 35 dans laquelle des tubes de chauffe sont montés. En partant de ce refroidisseur, un conduit 36 mène dans le séparateur de poussière proprement dit 37, qui est constitué sous la forme d'un séparateur cyclonique.
Ce séparateur de poussière peut aussi être disposé en avant de la chaudière. La tubulure 38 du séparateur communique avec la partie inférieure 39 d'un laveur. Une chambre 40 disposée au-dessus de cette partie 39 (fig. 8) qui peut être munie de matière de remplissage 41, par exemple d'anneaux Rasching, sert à retenir la poussière encore entraînée, ainsi que le As203 contenu dans les gaz de
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grillage; à cette fin, elle est arrosée par le tuyau 42 et les tubulures 43 avec de l'eau chaude aya.nt environ 80 à 90 C. Au-dessus de la chambre 40 se trouve une seconde chambre 44, qui est également garnie de matière de remplissage/ Un tuyau 45 sert à l'amenée d'eau froide au moyen de la tubulure 46.
La tubulure de sortie 47 communique encore avec un séparateur d'eau 48, comportant un certain nombre de surfaces de choc 49.
A son point le plus bas, le séparateur d'eau 48 est muni d'un tuyau d'écoulement 50, qui ramène l'eau séparée dans le aeur à froid 44. De la tubulure de sortie 74 du séparateur d'eau 48, une tuyauterie 51 revient, en passant par un ventilateur 52, dans la chambre de grillage 30, ce qui permet d'y introduire lorsqu'on le désire du gaz épuré et refroidi.
La fig. 7 représente une chambre de grillage destinée à recevoir le mélange d'air et minerai qui y est soufflé tangentiellement. Cette chambre de grillage est constituée par une enveloppe 53 résistante à la pression, munie d'un revêtement 54 en matière réfractaire. Ce revêtement comporte des parties maçonnées sous une forme hélicoïdale 55, qui présentent une section trapézoïdale, comme on peut le voir. La surface supérieure de ces parties maçonnées directrices est inclinée vers le milieu de la chambre rationnellement cylindrique pour diriger les plus lourdes particules de minerai vers l'intérieur dans la zone de chauffage. La tubulure 57 sert à l'introduction tangentielle du mélange d'air et de minerai dans le sens de la rotation des parties hélicoïdales directrices 55.
58 désigne une tubulure servant à l'amenée d'air secondaire.
La tubulure de départ des gaz de grillage est désignée par
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59 et, comme on peut le voir par la fig. 9, elle est dirigée tangentiellement, mais en sens contraire à la flèche 60 indiquant le courant de gaz et minerai. Grâce à cette disposition, l'entraînement des particules de poussière est très limité.
La fig. 10 représente une autre réalisation de la chambre de grillage. Cette chambre cylindrique 61 comporte à sa partie supérieure une tuyère 62 servant à l'introduction du courant de gaz et de minerai dans la direction de son axe. Cette tuyère 62 et la voûte supérieure 63 sont élargies en forme de trompette pour réfléchir les rayons thermiques vers le bas dans la zone de réaction et ralentir autant qu'il est possible le mouvement du mélange de gaz et de minerai dès l'entrée dans la chambre de grillage. 64 et 65 sont deux tuyères ou paires de tuyères diamétralement placées en face l'une de l'autre destinées à l'introduction d'air secondaire ou de gaz qui servent à imprimer un courant turbulent au mélange de gaz et minerai entrant d?ns la tuyère 62, afin de ralentir sa vitesse de chute.
Dans la partie inférieure de la chambre de grillage 61 sont disposées deux ou plus de deux tubulures radiales 66 et 67 de sortie des gaz ; ces tubulures sont reliées par un conduit (non représenté) à la tubulure à gaz 34 (suivant la figure schématique 6). Cette évacuation radiale et déviée des gaz de la réaction accélère la séparation de poussière dans la chambre de réaction 61 des gaz de réaction qui tourbillonnent. En donnant des dimensions convenables à la tubulure, la vitesse des gaz qui sortent est augmentée autant que possible
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pour favoriser la séparation des particules solides par l'action de choc se produisant lors du renversement de la direction de mouvement.
Dans la partie inférieure de la chambre de grillage 61 sont, en outre, prévues des ouvertures 74 par lesquelles de 1.' air ou autre gaz de réaction peut être introduit à travers le résidu à partir d'un canal 75 relié au conduit d'air comprimé (conduit 33) de la fig. 6.
La fig. 11 représente schématiquement en coupe un autre mode de réalisation d'une chambre de réaction.
Cette chambre 68 est élargie en gradins en 69 et 70 en descendant, ce qui fait que toute formation de pont est empêchée efficacement lorsque le minerai s'agglomère accidentellement. Les diverses parties de la chambre de réaction peuvent aussi être élargies sous une forme conique en descendant.
La fig. 12 représente le montage de tubes à eau 71 dans l'enveloppe 72 de la chambre.
La fig. 13 représente d'une façon analogue la disposition de carneaux à air 73, d'une part pour le réchauffage des gaz qui traversent et d'autre part, pour le refroidissement de diverses parties de la chambre de réaction.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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DESCRIPTIVE MEMORY SUBMITTED IN SUPPORT OF THE REQUEST
OF A PATENT OF INVENTION "Process and installation for the treatment of ores, fuel and the like, in particular for roasting sulphide ores".
This invention, due to Messrs. Heinrich HILLFR and Rudolf PITZ, relates to the processes and apparatus used for the treatment of ores, fuels and similar products, in particular for the roasting of ores and sulphurous foundry products, in which the powdery material or in the form of fine grains is fine in a reaction chamber using the gaseous reaction fluid.
In reactions of this kind,
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burners worked until now with a bad use of the space and an uneven distribution of the flame or the reaction mixture on the section of the reaction chamber, because it was always necessary to work at high speeds and with very fine so as not to have to give too much length to the reaction chambers. However, if it is, in particular, the roasting or treatment of dusty ores which are specifically very heavy, it has been found that it was necessary to have very long combustion chambers which could only work with a low load of combustion space.
So that, in the roasting or processing of specifically very heavy materials, such as ores in the form of dust or fine grains, or in the use of fuels in fireplaces, there is no need to pushing the grinding of ores and fuels too far and having reaction chambers that are too long, according to the invention the inlet speed of the mixture is reduced as much as possible by any suitable means, such as enlargements of sections single-stage or multi-stage, baffles, rebound plates, etc. and at the same time, separation of the mixture is opposed by any suitable means not having an accelerating action on the flow of the mixture, for example by internal gaskets, swirling gas streams, etc.
It is also possible in this way to distribute the reaction mixture evenly.
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over the entire section of the reaction chamber and thus obtain relatively good use of this chamber. The feed of pulverulent material can then take place rationally shortly before entering the reaction chamber and the flow of the gaseous reaction agent can be slowed down by any means, for example by enlargements of sections, from before 'supply of the pulverulent material in such a way that the current is still just enough to carry the pulverulent material, but that strictly speaking no flame or reaction jet is formed.
Another means of uniformly distributing the reaction mixture in the reaction chamber and slowing the passage through this chamber is also to supply at or near the point of entry of the mixture into the reaction chamber, gases, for example. secondary air, in horizontal direction or from bottom to top.
This gas can rationally be set in a swirling motion in order to distribute or distribute the pulverulent material over the entire section of the reaction chamber.
In roasting sulphurous ores, such as those which are disposed in the form of ground products or in flotation, the problem also arises of obtaining sulphurous acid as pure and concentrated as possible.
For this purpose, it has also already been proposed to burn ore and air mainly in direct current, as well as to keep the ore in suspension by a current of air directed against the direction of
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movement of the ore for a long time to ensure better combustion.
But these operations or measures as they have just been explained in principle do not make it possible to obtain a satisfactory technical result because the ore particles blown (transported) in the furnace never all have the same size. As a result, the larger particles are thrown strongly against the wall to the greatest extent during the tangential introduction of the stream of ore and air, then from there they reach the hearth of the furnace not completely consumed by sliding along. of this wall by mixing with the air only in a defective way. But, with the axial guidance of the ore and air stream, these larger particles very quickly, again not completely consumed, reach the ground.
Attempts have already been made to combat a harmful phenomenon by using counteracting air. This completely unroasted ore agglutinates or sintered in each case according to its composition, the quantity and the nature of the substances which accompany it to form a more or less firm mass which causes disturbances in the operation or operation of the furnace and reduces the yield as well as the quality of pure reaction products.
One difficulty encountered in obtaining, on the one hand, well roasted ores and, on the other hand, pure concentrated sulphurous acid is that the conditions for obtaining a well roasted product are essentially different from those of the production of pure and concentrated sulfurous acid and that it is liable only with difficulty
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to harmonize these two kinds of conditions.
An effective measure to avoid the exposed drawbacks is to carry out the entire roasting operation of the sulphurous ores and smelters obtaining pure sulphurous acid by blowing powdery materials into the roasting chamber and passing according to the invention roasting gases by coolers and scrubbers in a closed pressure-resistant apparatus and using compressed air for blowing the ore dust to achieve the pressure drop across the apparatus.
Means are provided in the roasting chamber for delaying or slowing down as much as possible the passage of the ore particles and for bringing back into the gas stream the largest of these particles possibly separating from the reaction stream. of a closed unit with a unit pressure drop has the advantage that the necessary fan is only required to deliver cold air and can be relatively small given the small volume of this cold air. During the passage through the cooler, the pressure is transformed into speed, so that better thermal transmission is obtained with the smaller heating surface.
By adjusting the overpressure and correspondingly slowing or delaying the passage of the ore mixture through the roasting chamber, as well as by returning larger ore particles to the gas stream, one is also able to influence the reaction in the desired direction and obtain a roasting
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complete and high percentage gases with a small excess of air and also with very poor ores.
Additional compressed air or also roasting gases taken from the installation, cooled or also reheated according to the needs in each particular case can be reintroduced at various points of the apparatus so that it is possible to achieve, with the most high purity of the solid and gaseous roasting products obtained, as great a use as possible of thermal energy.
The gas and ore stream can also be blown tangentially into the roasting chamber. According to the invention, the mixture of gas and ore is guided in a helix against the wall of the chamber by conductive masonry stones or linings mounted in the roasting chamber so that the larger parts of the ore are brought back by the shape of the stones or masonry fittings conductive in the gas stream to ensure complete grilling. The strong projection on the wall and the guiding stones placed inside produces a reliable heating of even the largest particles and makes it possible to obtain a great insensitivity of the operation to variations in grinding fineness.
Since the fall time can also be a multiple of the theoretical combustion time, as complete a combustion as possible of the whole mass is also ensured and operation is made independent within large limits of the furnace load.
Instead of delaying or slowing down the speed of
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passage through the roasting chamber by tangentially guiding the flow of ore and air and mounting guiding stones or masonry linings inside, the flow of air and ore can also be introduced axially from above into the roasting chamber and, by blowing two or more streams of air or gases conducted radially towards each other, the passage through the roasting chamber can be delayed or slowed down or the stream of vortexed. air and ore.
In order to prevent sintered or agglutinated material from settling in the roasting chamber, this chamber may further be cooled in various zones by blowing secondary or tertiary combustion air, by blowing cooled roast gas and purified, by water tubes mounted in the casing of the chamber, by air channels, etc ...
According to another development of the process, the roasting gases are washed in two scrubbers or in a two-stage scrubber, the first of which serving for the separation of dust and As2O3 is charged with hot water coming from the installation, while the second used to cool the roasting gases works with cold water. In this way, one can use all the thermal energy existing in the roasting gases and obtain roasting gases having about 20 C.
The introduction of cold or even heated compressed air at various points in the roasting chamber enables the roasting operation to be carried out so that complete roasting of the pulverized ore is obtained.
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Also does with various grain sizes of this ore, agglutination or sintering, which always makes complete roasting difficult, which can be prevented.
We know that the roasting of ores is all the more difficult the less oxygen or other reaction gases per unit volume of air.
Various means have already been proposed for obtaining this complete roasting, that is to say the most extensive gasification of the sulfur contained in the ore. Some of these means even make it necessary to carry out this complete toasting outside the actual toasting apparatus. In order to obtain the same end result in the simplest way, the air necessary for the complete roasting is supplied, according to the invention, through a suitably constituted grid. Since this air must pass through the still very hot residues on the grate, the necessary reheating of the air is imperative.
This air thus reheated is capable of removing very extensively from the roasted material the sulfur residues still there. The quantity of air is calculated in such a way that it is precisely sufficient to obtain the desulphurization of the material to be Grill ; it is moreover so weak that it is not possible to establish currents opposed to the main air current, which would be able to cause eddies or vortices of air in the combustion chamber or a retention partial toasted material inside the combustion chamber. By returning purified roasting gases to the circuit below the point of introduction of ore and air to the
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roasting chamber, only temperature control is achieved without changing the concentration of roasting gas.
In carrying out the process for the treatment of ores, fuels, etc., in which the pulverulent material is fed into a reaction chamber by means of the gaseous reaction fluid, any auxiliary means can be used to reduce the rate. entry of the mixture. @ Thus, the admission of the mixture of material and gas into the reaction chamber can be effected by an elbow which presents a funnel-shaped enlargement, horizontal gas nozzles or directed towards the inlet of the current, which are disposed on or near the end of said enlargement, serving to slow or retard and further distribute the mixture into the reaction chamber.
The nozzles can be distributed over the periphery and be oriented tangentially in the same direction or in the opposite direction to increase the swirl. Slowing the flow of the mix and distributing it can further be accomplished by directing the feed tube at the entry point against a rebounding plate or baffle which forces the flow of mix to change direction and thereby destroy the energy of motion. . This rebounding plate can have a single or multiple bend; it may have ribs or grooves, be concave or convex, in order to uniformly distribute the material in the form of dust or fine grains over the section of the reaction chamber.
Other rebounders, baffles, vanes or guide vanes
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can be mounted in the path of the deflected mixture stream, the walls of the apparatus being suitably widened at the places where these bouncing members or baffles are mounted to avoid sectional narrowings.
Another device for reducing the speed of the mixture as it enters the reaction chamber and for dispensing this mixture is to provide an annular slit at the point of entry into the reaction chamber. When using combustible materials, secondary air can be supplied through this annular gap, as well as air or other reaction gas can be supplied during the processing of ores.
Guiding surfaces can still be mounted in the annular slot to increase the swirling of the outgoing gas stream. An auxiliary meansperm.ettant to obtain this result is to have at the entry point of the annular slot guide vanes which pass the gas stream in a horizontal trsjet or directed from the bottom up.
For the roasting of sulphide ores, the roasting chambers are rationally provided with helical interior linings of trapezoidal section and the upper guide surfaces inclined inwards bring back the larger particles of ore not completely roasted in the gas stream.
For dust separation, the gas discharge pipe is also arranged in a direction tangential or opposite to the direction of rotation of the helical packings. In order to improve the separation of the
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dust from the reaction chamber, we can also calculate the dimensions of the duct leading to the cooler and its section so that the particles of roasted material moving in the gas stream in the direction of the grate, therefore moving from above at the bottom, cannot be so suddenly accelerated, due to the abrupt narrowing of the section of the gas exhaust manifold as the gases, but retain, due to their mass, their original direction, therefore remain in the chamber combustion,
whereby an improvement in the separation of dust within the combustion chamber is obtained. An improvement of this means consists in placing the outlet pipe, outside the particular section, also at an appropriate height above the grid.
Various embodiments of the devices in question are shown schematically in section in the appended drawings with the aid of which the process for roasting sulphide ores in an installation shown schematically by way of example will be explained more precisely:
Figs. 1 to 5 represent the auxiliary devices used to slow down the speed of the current at its entry or before its entry into the reaction chamber.
Fig. 6 schematically represents a complete installation for roasting sulphide ores.
Fig. 7 is a section passing through a toasting chamber.
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Fig. 8 is a section of the two-stage washer.
Figs. 9 to 13 represent construction details.
In fig. 1, the reaction gas feed pipe is designated per 1; it is connected to a pipe 2 of larger section in which is mounted the ore or material distributor 3 which introduces the ore in finely divided state into the air stream by means of a discharge wheel 4 or similar device . The pipe 2 passes through the bend 5, which is already widened in the form of a funnel, into the funnel-shaped widening 6 of the reaction chamber 7. The gas supply pipes 8 also open into this reaction chamber, 8 which can also be placed tangentially with respect to it as shown in a horizontal section of another embodiment in FIG. 2.
Fig. 3 shows another embodiment in which nozzles 9, 9 opening obliquely from bottom to top in the reaction chamber 7 are provided for the supply of the reaction gases. These nozzles 9,9 can, of course, also be used for the supply of a mixture of ore and air, and the pipe 5-G for the supply of secondary air.
Fig. 4 is a section illustrating another embodiment in which the mixture of gas and ore is conducted from the rationally widening tubing 10 in the form of a funnel against a baffle or rebound plate 11 which appropriately deflects the mixture stream. and annihilates its living force, so
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that it falls in free fall through chamber 12. Another baffle or rebound member 13 mounted in the path of the freely falling mixture continues to slow the movement of this mixture.
At the point where the rebound member or baffle is mounted, the wall 14 of the apparatus is suitably widened in order to avoid a narrowing of the section, the part of the wall again narrowed which follows this widening of the section. the section serving at the same time as a deflection surface to continue to slow the flow of current.
Another embodiment is schematically illustrated in FIG. 5. Here the mixture stream opens through two pipes 15,15 into a chamber 16 placed upstream of the reaction chamber. The arrangement of this preliminary chamber is advantageous in particular if it concerns the roasting of sulphide ores. An annular chamber 17 is provided around the vestibular chamber 16 and serves to bring the gas arriving through a pipe 18 through the annular slot 19 into the reaction chamber. The guide vanes 20 serve here to conduct the gas stream in a horizontal path or a path directed from the bottom up. In the annular slot 19 can also be mounted guide surfaces (not shown) suitable for increasing the swirling of the gas stream which leaves.
Fig. 6 schematically shows, as already mentioned, an installation for roasting sulphide ores. 21 is a compressed air line, which is connected by the conduits 22 and 23, which can be closed, to the closed tanks 24,25 serving to receive the material
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to roast as dust. These tanks 24 and 25 are connected by ducts 26, 27, to a distributor 28, which blows the mixture of gas and ore through a duct 29 into the reaction chamber 30. A duct 31 connected to the compressed air duct 21 brings the compressed air. The compressed air duct 32 connected to the duct 21 brings the secondary air into the roasting chamber 30.
Another compressed air duct 33 serves for the arrival of compressed air at the bottom of the grilling chamber 30, which makes it possible to recover heat from the residues and to remove the last remains of the sulfur. By the supply of secondary air and tertiary air through ducts 32 and 33, the temperature in the roasting chamber or the agglutination of the roasted material can be influenced correspondingly and complete combustion can be ensured. The roasting chamber 30 is provided with a gas pipe 34, which is connected to a cooler of any construction, for example a steam boiler 35 in which heating tubes are mounted. Starting from this cooler, a duct 36 leads into the actual dust separator 37, which is constructed in the form of a cyclone separator.
This dust separator can also be placed in front of the boiler. The tubing 38 of the separator communicates with the lower part 39 of a washer. A chamber 40 disposed above this part 39 (fig. 8) which can be provided with filling material 41, for example Rasching rings, serves to retain the dust still entrained, as well as the As203 contained in the gases of
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roasting; to this end, it is sprinkled by the pipe 42 and the pipes 43 with hot water having approximately 80 to 90 C. Above the chamber 40 is a second chamber 44, which is also filled with material filling / A pipe 45 is used to supply cold water by means of the pipe 46.
The outlet tube 47 further communicates with a water separator 48, comprising a number of impact surfaces 49.
At its lowest point, the water separator 48 is provided with a discharge pipe 50, which returns the separated water to the cold aeur 44. From the outlet pipe 74 of the water separator 48, a pipe 51 returns, passing through a fan 52, into the toasting chamber 30, which allows purified and cooled gas to be introduced there when desired.
Fig. 7 shows a roasting chamber intended to receive the mixture of air and ore which is blown therein tangentially. This roasting chamber consists of a pressure-resistant envelope 53 provided with a coating 54 of refractory material. This coating comprises masonry parts in a helical form 55, which have a trapezoidal section, as can be seen. The upper surface of these guiding masonry parts is tilted towards the middle of the rationally cylindrical chamber to direct the heaviest ore particles inward into the heating zone. The pipe 57 serves for the tangential introduction of the mixture of air and ore in the direction of rotation of the helical guiding parts 55.
58 designates a pipe used for the supply of secondary air.
The scorch gas outlet tubing is designated
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59 and, as can be seen from fig. 9, it is directed tangentially, but in the opposite direction to the arrow 60 indicating the flow of gas and ore. Thanks to this arrangement, the entrainment of dust particles is very limited.
Fig. 10 shows another embodiment of the toasting chamber. This cylindrical chamber 61 has at its upper part a nozzle 62 serving to introduce the stream of gas and ore in the direction of its axis. This nozzle 62 and the upper vault 63 are widened in the shape of a trumpet to reflect the thermal rays downwards in the reaction zone and to slow down as much as possible the movement of the mixture of gas and ore upon entering the chamber. roasting chamber. 64 and 65 are two nozzles or pairs of nozzles diametrically placed opposite one another intended for the introduction of secondary air or gas which serve to impart a turbulent current to the mixture of gas and ore entering d? Ns the nozzle 62, in order to slow down its fall speed.
In the lower part of the toasting chamber 61 are arranged two or more radial pipes 66 and 67 for the gas outlet; these pipes are connected by a conduit (not shown) to the gas pipe 34 (according to schematic figure 6). This radial and deflected discharge of reaction gases accelerates the separation of dust in reaction chamber 61 from the swirling reaction gases. By giving suitable dimensions to the tubing, the speed of the gases exiting is increased as much as possible
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to promote the separation of solid particles by the impact action occurring upon reversal of the direction of movement.
In the lower part of the toasting chamber 61 are, moreover, provided openings 74 through which 1. ' air or other reaction gas can be introduced through the residue from a channel 75 connected to the compressed air line (line 33) of FIG. 6.
Fig. 11 schematically shows in section another embodiment of a reaction chamber.
This chamber 68 is widened in steps at 69 and 70 on the way down, so that any bridging is effectively prevented when the ore accidentally agglomerates. The various parts of the reaction chamber can also be widened in a conical shape going down.
Fig. 12 shows the mounting of water tubes 71 in the casing 72 of the chamber.
Fig. 13 shows in a similar way the arrangement of air ducts 73, on the one hand for heating the gases which pass through and on the other hand, for cooling various parts of the reaction chamber.
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