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"PROCEDE ET APPAREIL POUR LA FABRICATION DE L'OXYDE
DE ZINC, EN PARTICULIER DU BLANC DE ZINC".
Cette invention concerne un procédé et un appareil pour la fabrication de l'oxyde de zinc et en particulier du blanc de zinc, à partir du zinc métallique, par exemple du zinc brut ou (et) à partir de métaux zincifères, par exemple du plomb zincifère ou (et) d'alliages métalliques contenant du zinc.
Dans cette industrie, des difficultés sont occasionnées, comme on le sait, par les impuretés que contient le bain de fusion, en particulier le plomb contenu dans ce bain. Une partie de ces impuretés passe en effet inévitablement dans l'atmosphère de vapeur de zinc, ce qui nuit essentiellement à l'obtention d'un produit de la qualité la meil-
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leure qu'il est possible d'obtenir à tout instant d'un bain de fusion donné. En raison de la fraction des impuretés qui ne passe pas dans l'atmpsphère de vapeur de zinc, le bain de fusion s'enrichit progressivement en impuretés au cours de la fabrication, à mesure que le zinc se volatilise et, par suite, la fraction des impuretés qui passe dans l'atmosphère de vapeur de zinc augmente aussi graduellement .
Ceci se traduit par une variation de la qualité du produit préparé à l'aide du même bain de fusion. Ces difficultés augmentent considérablement lorsqu'on utilise, comme matières premières, des matières relativement impures dont l'utilisation semble plus avantageuse en raison du fait qu'elles coûtent moins cher.
Pour diminuer les inconvénients sus-indiqués, on a déjà proposé plusieurs moyens.
Une composition antérieure est basée sur le fait que la fraction des impuretés qui passe dans l'atmosphère de vapeur de zinc augmente lorsque le zinc est soumis à une vaporisation par un chauffage extérieur du fond ; bain de zinc est en effet sujet à bouillonner et tend à donner naissance à des bulles. A cause de cela, le bain de zinc doit, suivant les procédés antérieurs sus-mentionnés, être chauffé par la partie supérieure uniquement à l'aide de chaleur rayonnante produite par la combustion des vapeurs de zinc dans la chambre existant au-dessus du bain de zinc lui-même, de telle sorte que la couche de vapeur de zinc qui brûle constamment par la partie supérieure est continuellement renouvelée par la partie inférieure par une vaporisation supplémentaire de la surface supérieure.
Ce pro-
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cédé offre sans doute l'avantage que l'élimination des im- puretés par liquidation, étant donné qu'il n'existe aucun dispositif de chauffage du fond, peut s'effectuer sans difficulté vers une zone surbaissée du récipient à bain de zinc, mais, en raison de l'absence d'un dispositif de chauffage du fond, la chaleur du bain de fusion a la pos- sibilité de se dissiper, ce qui nuit à l'économie de ce procédé.
Suivant un autre moyen proposé, l'application de matières premières relativement impures est rendue possible en raison du fait qu'on monte, en amont des récipients dans lesquels le zinc fondu est converti de l'état liquide à l'é- tat de vapeur, un four à réverbère spécial qui travaille à la façon des fours à bain usuels servant à l'affinage du zinc brut, également sansdispositif de chauffage du fond, @ et dans lequel, par @ la fraction d'impuretés est réduite à une valeur admissible.
Ce procédé connu est in- commode et il est coûteux du point de vue de l'exploitation comme du point de vue du coût de l'installation, étant donné que les masses de fusion préalables produites en vue de la purification du zinc doivent être transférées d'un four d'affinage installé en amont à d'autres récipients à bain de zinc, être versées dans ceux-ci pour convertir en ce point le zinc à l'état de vapeur et, après cette conversion, l'oxyder.
Suivant l'invention, la conversion du zinc de l'é- tat liquide à l'état de vapeur est effectuée dans le même ré- eipient que celui dans lequel s'effectue l'élimination des impuretés par liquation, de sorte que les inconvénients
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résultant de la fusion préalable et du transvasement dont il vient d'être question sont absolument supprimés et, en outre, suivant l'invention, pour produire l'atmosphère devapeur de zinc, il est toujours prévu un dispositif de chauffage du fond, de sorte qu'on évite également la chaleur qui est dissipée par le bain de fusion en raison de l'absence d'un tel dispositif.
Suivant l'invention, ceci est réalisé en raison du fait que la conversion de la masse fondue de l'état liquide à l'état de vapeur est effectuée à l'aide d'un dispositif de chauffage du fond, ou la fois à l'aide d'un tel dispositif et d'un dispositif de chauffage par le haut, à partir d'un seul bain fondu, de telle sorte que; pendant la production de vapeur de zinc, une zone surbaissée de la masse fondue est soustraite à l'action du dispositif de chauffage du fond et ce, au moins partiellement, mais toutefois, de préférence, entièrement ou au moins dans une mesure aussi grande que possible.
L'invention repose par conséquent sur cette constatation que, pour augmenter l'efficacité du phénomène de la liquidation entre différentes parties de la surface de fond du bain de fusion, une différence de température considérable, même dans le cas où l'on utilise un dispositif de chauffage du fond, peut être créée et peut même être maintenue si le chauffage est poussé à un point tel que le zinc est converti à l'état de vapeur.
L'efficacité de la liquation peut être augmentée en raison du fait que la zone surbaissée sus-mentionnée du bain de fusion est soumise à un refroidissement, qui agit
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de préférence de toutes parts sur cette zone et est de pré- férence réalisée par de l'air.
L'effet de refroidissement créé dans la partie inférieure de la zone surbaissée peut être poussé jusqu'à une température comprise entre les points de fusion du zinc et du plomb, de sorte que le zinc que contient la partie in- férieure de la zone surbaissée se solidifie dans du plomb et des impuretés analogues restés à l'état liquide et en flottant à l'intérieur du bain, peut revenir aux endroits qui sont soumis à l'action d'un dispositif de chauffage du fond. De cette manière, la séparation des impuretés peut être poussée à un degré particulièrement élevé.
Suivant un mode de réalisation extrêmement avantageux du présent procédé, la masse fondue est chauffée par le haut sur toute sa longueur, à l'aide d'une chaleur rayonnante, mais est chauffée par le bas sur une partie seu- lement de sa longueur, la partie inférieure non chauffée de la masse fondue pouvant d'ailleurs recevoir la forme d'un prolongement surbaissé en forme de sac.
De préférence, on procède de telle sorte que le chauffage du bain de fusion par le haut s'effectue sur tou- te la longueur de ce bain en utilisant la chaleur de com- bustion du zinc, ce qui s'obtient en brûlant la couche de vapeur de zinc au-dessus du bain de fusion lui-même, alors qu'on n'utilise la chaleur de combustion du zinc pour le chauffage du fond, en faisant descendre la paroi supérieure et (ou) les parois latérales de la chambre de vaporisation (en même temps que de combustion) au moins en partie, au- dessous du bain de fusion (par exemple par une rotation inin-
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terrompue ou intermittente du four de fusion), que sur une partie de la longueurdu bain de fusion, étant donné qu'une partie de la paroi supérieure et (ou)
des parois latérales sont soustraites dans une mesure aussi grande que possible à l'action de chauffage de la chaleur de combustion du zine par l'application d'une cavité en for- me de sac.
Il est connu de tirer parti de la chaleur de combus- tion du zinc pour réaliser un dispositif de chauffage par le bas en produisant le bain de métal dans un four tu- bulaire rotatif, et il est aussi connu d'installer une zone surbaissée à l'intérieur de ce four tubulaire rota- tif pour recueillir les impuretés de densité élevée. Dans ce procédé connu, l'action de la chaleur rayonnante sur le bain métallique par le haut, de même que le chauffage par le bas qui résulte de la rotation du four, s'exercent sur toute la longueur du bain de métal, de sorte que la zone surbaissée constituée à l'intérieur du four tubulai- re rotatif est toujours portée par la chaleur de combus- tion du zinc à la même température que les parties inter- nes restantes dudit four.
En opposition fondamentale à cette disposition, des différences de températures sont intentionnellement maintenues entre différentes parties de la surface de fond du four tubulaire rotatif dans le présent procédé.
C'est seulement par ce moyen qu'il est possible d'ef- fectuer la liquation du plomb, etc... et qu'on effectue la séparation plus efficacement, dans une mesure plus grande et d'une façon plus indépendante de -conditions for- tuites du fonctionnement, parce que, dans le procédé sui- vant l'invention,aussi bien la diversité des poids spéci-
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fiques des éléments susceptibles d'être éliminés par li- quation,que la différence de température entre différentes parties de la surface du fond, sont utilisées en même temps et de la meilleure façon.De cette manière, outre que le procédé est rendu plus économique en comparaison avec le procédé connu,
on obtient un produit dont la qualité est plus grande que celle qu'il était possible d'obtenir jusqu'à ce jour à l'aide d'un bain de fusion de degré de pureté déterminé et,de plus, le fonctionnement est rendu moins sensible aux variations du degré de pureté de la masse fondue, ce qui se traduit non seulement par une plus grande uniformité du produit, mais aussi par le fait que la coulée des impuretés n'a pas besoin d'être effectuée aussi fréquemment.
L'invention sera expliquée ci-après avec plus de détail à l'aide des dessins annexés,qui représentent quelques exemples de réalisation de dispositifs propres à permettre de réaliser le présent procédé.
La Fig. 1 représente un dispositif en coupe longitudinale par la ligne 1-1 de la Fig. 2;
La Fig. 2 est une coupe transversale par la ligne 2-2 de la Fig. 1;
Les Fig. 3 et 4 représentent,par/des coupes longitu- dinales,d'autres exemples de réalisation d'un tambour de fusion.
Selon les Fig. 1 et 2, le bain de fusion est constitué dans un four tubulaire rotatif a. La cobustion des vapeurs de zinc est effectuée dans le four tubulaire rotatif a lui-même et,à cet effet, de l'air ou (et) d'autres gaz oxydants (par exemple CO2) sont introduits dans la chambre a4 de ce four , de telle sorte que, sans entrer
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en contact avec le bain de fusion lui-même, ces gaz passent au-dessus de la couche de vapeurs de zinc déposée au-dessus du bain de fusion et brûlent constamment cette couche par la partie supérieure.
Pour effectuer la mise en train du procédé, on peut utiliser un foyer à grille a qui peut éventuellement fournir aussi le gaz contenant CO2. servant à la combustion du zinc dans la chambre a4. De préférence, par la rotation du four a qui peut, par exemple, reposer sur des galets , de telle sorte que la paroi supérieure al ou (et) les parois latérales a2 de la chambre de vaporisation a4 rendue aussi utilisable comme chambre de combustion, descendent au-dessous du bain de fusion, on tire parti de la chaleur de combustion du zinc, d'une ganière connue en soi, peur constituer aussi un dispositif de chauffage par le bas.
Suivant l'invention, le four de fusion est muni d'un prolongement surbaissé a6 qui est établi et disposé de telle sorte que la surface a7 du fond de ce prolongement, ainsi que ses parois latérales, ne sont pas chauffées par la combustion qui a lieu dans la chambre a4 de vaporisation du zinc, ou sont si peu chauffées par cette combustion que la zone surbaissée a6 du bain de fusion est soustraite dans une mesure aussi grande que cela est pratiquement possible à l'action du dispositif de chauffage du fond. La sole a3 offerte à tout instant au bain de fusion proprement dit et la sole a7 existant à tout instant dans le prolongement surbaissé a6 possèdent donc des températures différentes, ce qui influence d'une manière extrêmement favorable, le processus de l'affinage par liquation ainsi qu'il a déjà été expliqué.
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L'intérieur du prolongement surbaissé a6 est, de préférence, séparé de la chambre interne a4 du tambour a par une ouverture de passage, ou par plusieurs ouvertures de passage a8 disposées à la façon d'une grille, de telle sorte que le maintien d'une température relativement basse dans le prolongement a6 ou près de sa sole a7 est facilité en comparaison avec la sole a3,
La chambre interne a4 du tambour a s'élargit approximativement à la façon d'un tronc de cône dans la direction du prolongement a6 qui entoure ce tambour à la façon d'une couronne, de sorte que les éléments susceptibles d'être éliminés par liquation ont déjà tendance à se bu uvoir vers le prolongement a6 en raison de leurs poids spécifique plus élevé.
Le prolongement a6 constitue autour du tambour a une bride ou couronne creuse a5 qui est refroidie de toutes parts par de l'air, ce qui augmente encore la différence de température entre les surfaces a3 et a7 Par suite de cette différence de température, il se produit dans le matériau de construction du tambour a des tensions internes considérables, et il faut donc que la bride a5 soit entretoisée d'une façon correspondante avec la surface cylindrique du tambour a.
Le prolongement surbaissé a6 peut posséder toute forme appropriée en section. De préférence , ce prolongement va en s'élargissant vers l'extérieur, approximativement à la façon d'un tronc de cône, ce qui augmente encore l'effet de refroidissement au voisinage de la surface de fond a7.
L'action de refroidissement peut être augmentée par une forme convenable du prolongement a6 ou (et) par l'application d'agents réfrigérants convenables, dans une mesure
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telle que le zinc, qui possède le point de fusion le pins élevé , se solidifie dans le prolongement a6 et que le plomb et des impuretés analogues restant à l'état liquide montent et reviennent dans le bain de fusion que contient la chambre a4.
Celles de ces impuretés qui s'accumulent dans le prolongement a6 et qui sont de quelque valeur (plomb, étain etc...) peuvent être coulées, de préférence séparément,par des ouvertures susceptibles d'être obturées, et recevoir alors des usages divers.
La rotation du tambour a peut être réalisée de toute manière(appropriée, par exemple à l'aide d'un moteur électrique r4, de préférence réversible, par l'intermédiai- re d'engrenages r2, r3, r1, ou simplement par la rotation des galets k qui entraîneraient le tambour a par une action de frottement.
Selon la Fig. l, la fumée d'oxyde de zinc passe de la chambre a4 dans un carneau g, d'où elle est transfé- rée, en vue de sa condensation sous forme de blanc de zinc, à un dispositif collecteur, non représenté sur le dessin.
Le remplacement du zinc vaporisé peut être effectué de tou- te manière appropriée, par exemple par un orifice h du car- neau g et par l'orifice f par lequel s'échappe la fumée d'o- xyde de zinc. De préférence, de l'air ou (et) un autre gaz oxydant sont aussi introduits par 1'ouvertures h suscepti- ble d'être obturée, afin de provoquer une combustion supplé- mentaire du zinc en aval de l'ouverture d'échappement f.La partie du carneau g qui se raccorde au four a peut aussi être utilisée comme chambre d'accumulation ou récupérateur maintenu à une température élevée.
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Selon la Fig. 1, la bride a5 entourant le prolongement surbaissé a6 du bain de fusion est constituée à l'extrémité de sortie du tambour a. Il sera toutefois souvent plus avantageux de constituer une bride a5 de ce genre, selon la Fig. 3, au milieu de la longueur du tambour, et d'augmenter le diamètre de la chambre interne a4 du tambour à mesure qu'on se rapproche de ce milieu longitudinal,de telle sorte qu'on obtienne une chambre interne composée de deux troncs de cône ou en forme de tonneau . Les trajets parcourus pour atteindre la cavité a6 du prolongement sont, de ce fait, raccourcis en comparaison avec la construction selon la Fig. l, de même que la répartitéon/des tensions internes, qui résultent de différences de température créées intentionnellement, est ainsi plus favorable.
Selon la Fig. 4, des prolongements surbaissés a6 en forme de couronne, sont prévus aux deux extrémités du tambour a, dont la chambre interne va dans ce cas en s'élargissant du milieu longitudinal vers les deux extrémités.
On pourrait, bien entendu, aussi, prévoir plus de deux prolongements en forme de couronne a6 sur le tambour a, et ces divers prolongements pourraient communiquer entre eux , le cas échéant à l'extérieur de la chambre a4 . En outre, le tambour a pourrait éventuellement aussi être entouré d'un prolongement en forme de couronne a6 ayant un profil approximativement hélicoïdal.
Selon la Fig. l, la combustion des vapeurs de zinc s'effectue au moins en partie dans la chambre de fusion a4 au-dessus du bain de zinc. Les vapeurs de zinc pourraient toutefois aussi être évacuées hors de la chambre à4 sans brûler, auquel cas la combustion ne se produirait que dans le oarneau g;
dans ce cas, il faudrait que le ohauffage du
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fond, qui ne doit régner que sur une partie de la longueur du bain de fusion, soit réalisé d'une autre manière connue en soi (par exemple électriquement), outre que, en même temps, également de toute manière connue, par exemple à l'aide de gaz de combustion non oxydants, on pourrait utiliser aussi un chauffage non oxydant à l'aide d'une chaleur rayonnante par la partie supérieure, quoique sur toute la. longueur du bain de fusion.,
En outre, le procédé peut aussi être réalisé dans un four oscillant en forme de tambour, mais il faut avoir soin, dans ce cas, que l'oscillation du four n'agisse pas sur le bain de fusion si violemment que l'élimination des impuretés par liquation ne puisse se produire.
De plus, on peut aussi travailler dans un conduit stationnaire muni d'un dispositif de chauffage par le bas et, en outre, d'une zone surbaissée qui se trouve soustraite le plus possible à l'action dudit dispositif. Dans ce cas encore, la combus- tion des vapeurs de zinc peut avoir lieu au-dessus du bain de fusion ou dans une chambre de combustion spéciale. Dans oc cas, les vapeurs de zinc peuvent être évacuées hors de la chambre de vaporisation a4 à l'aide d'un courant de gaz réducteurs ou au moins non oxydants (par exemple CO) et transférées dans la chambre de combustion spéciale g.
Une interruption temporaire du chauffage par le bas par la mise en action alternante de gaz réducteurs ou au moins non oxydants, présente aussi des avantages considérables, dans le procédé suivant l'invention, si la combus- tion des vapeurs de zinc s'effectue dans la chambre de vaporisation a4 elle même, c'est-à-dire si la chaleur de combustion du zinc est utilisée à titre de chaleur de rayonnement pour le chauffage par le haut, et, le cas échéant aussi pour le chauffage par le bas, (par exemple par rota-
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tion du four).
En effet, si la chaleur de combustion agit sans interruption, elle peut éventuellement occasionner un surohauffage, et, dans certains cas, le bain de fusion est alors susceptible de bouillonner ou d'avoir tendanoe à former des bulles, ce qui,comme il a été mentionné précédemment, nuit au processus de l'élimination des impuretés par liquation . Pour éviter de tels surchauffages, il est recommandable d'introduire alternativement dans la chambre de vaporisation des gaz d'une nature oxydante, puis des gaz d'une nature réductrice, ou au moins non oxydante, ce qui donne au bain de fusion l'occasion d'abandonner pendant la durée de l'introduction des gaz neutres ou réducteurs,l'excék de chaleur qu'il a absorbé pendant la durée de l'introductior des gaz oxydants.
La durée des périodes alternantes se règlé d'après les conditionde travail qui interviennent à tout instant et dépend, dans chaque cas, du degré de pureté des matières premières utilisées. Dans un cas donné, on peut par exemple interrompre l'admission des gez oxydants toutes les quatre heures et remplacer ces gaz pendant En vi- ron un quart a'heure par des gaz réducteurs.
Les gaz de nature réductrice ou au moins non oxydente, introduits par intermittence, sont amenés, de préférence à l'état chaud, dans la chambre de combustion a4, afin d'éviter des refroidissements éventuellement trop brusques dans cette chambre . Ils peuvent, par exemple, provenir d'un gazogène placé directement en amont de la chambre de vaporisation , afin d'utiliser la chaleur propre du gaz.
Le remplacement temporaire de l'atmosphère oxydante par une atmosphère neutre et(ou) réductrice offre aussi des avantages et, suivant l'invention, peut être appliqué avantageusement à la fabrication du blanc de zinc dans tous les cas où le bain de zinc est converti en vapeur par l'utilisa-
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tion de la chaleur de combustion propre des vapeurs de zinc comme chaleur rayonnante pour le chauffage par le haut, ou, éventuellement aussi, pour le chauffage du fond par le bas, étant donné que l'ébullition du bain nuit dans chaque cas à l'élimination des impuretés, que cette élimination soit effectuée par le présent procédé ou de toux autre manière .
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"PROCESS AND APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OF THE OXIDE
ZINC, IN PARTICULAR ZINC WHITE ".
This invention relates to a process and apparatus for the manufacture of zinc oxide and in particular zinc white, from metallic zinc, for example raw zinc or (and) from zinciferous metals, for example lead. zinciferous or (and) metal alloys containing zinc.
In this industry, difficulties are caused, as we know, by the impurities contained in the molten bath, in particular the lead contained in this bath. A portion of these impurities inevitably passes into the zinc vapor atmosphere, which is essentially detrimental to obtaining a product of the best quality.
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lure that it is possible to obtain at any time from a given molten bath. Due to the fraction of the impurities which does not pass into the zinc vapor atmosphere, the weld pool gradually becomes enriched in impurities during manufacture, as the zinc volatilizes and, consequently, the fraction. of impurities which passes into the atmosphere of zinc vapor also gradually increases.
This results in a variation in the quality of the product prepared using the same molten bath. These difficulties are considerably increased when relatively impure materials are used as raw materials, the use of which appears to be more advantageous due to the fact that they cost less.
To reduce the above-mentioned drawbacks, several means have already been proposed.
An earlier composition is based on the fact that the fraction of the impurities which passes into the zinc vapor atmosphere increases when the zinc is subjected to vaporization by external heating of the bottom; zinc bath is indeed subject to bubbling and tends to give rise to bubbles. Because of this, the zinc bath must, according to the above-mentioned earlier methods, be heated from the upper part only with the aid of radiant heat produced by the combustion of the zinc vapors in the chamber existing above the bath. of zinc itself, so that the layer of zinc vapor which constantly burns from the upper part is continually renewed by the lower part by further vaporization of the upper surface.
This pro-
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This product undoubtedly offers the advantage that the removal of impurities by liquidation, since there is no bottom heating device, can be carried out without difficulty towards a lowered area of the zinc bath vessel, however, due to the absence of a bottom heater, the heat in the molten bath has the possibility of dissipating, which is detrimental to the economy of this process.
According to another proposed means, the application of relatively impure raw materials is made possible due to the fact that, upstream of the vessels in which the molten zinc is converted from the liquid state to the vapor state, is mounted. , a special reverberation furnace which works like the usual bath furnaces used for refining raw zinc, also without a bottom heating device, @ and in which, by @ the fraction of impurities is reduced to an admissible value .
This known process is inconvenient and expensive from the point of view of operation as well as from the point of view of the cost of the plant, since the preliminary melts produced for the purification of zinc must be transferred. from a refining furnace installed upstream to other zinc bath vessels, be poured into them to convert the zinc at this point to the vapor state and, after this conversion, to oxidize it.
According to the invention, the conversion of the zinc from the liquid state to the vapor state is carried out in the same receptacle as that in which the elimination of the impurities is carried out by liquation, so that the disadvantages
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resulting from the prior melting and the decanting which has just been discussed are absolutely eliminated and, furthermore, according to the invention, to produce the zinc vapor atmosphere, a bottom heating device is always provided, so that also avoids the heat which is dissipated by the molten bath due to the absence of such a device.
According to the invention, this is achieved due to the fact that the conversion of the melt from the liquid state to the vapor state is carried out using a bottom heater, or both at the same time. using such a device and a top heating device, from a single molten bath, so that; during the production of zinc vapor, a lowered area of the melt is withdrawn from the action of the bottom heater, at least partially, but preferably however, entirely or at least to as great an extent as possible.
The invention is therefore based on this finding that, in order to increase the efficiency of the phenomenon of liquidation between different parts of the bottom surface of the molten pool, a considerable temperature difference, even in the case of using a bottom heating device, can be created and can even be maintained if the heating is pushed to such an extent that the zinc is converted to the vapor state.
The efficiency of the liquation can be increased due to the fact that the above-mentioned lowered zone of the molten bath is subjected to cooling, which acts
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preferably in all parts of this zone and is preferably carried out by air.
The cooling effect created in the lower part of the lowered zone can be pushed to a temperature between the melting points of zinc and lead, so that the zinc in the lower part of the lowered zone solidifies in lead and similar impurities which have remained in the liquid state and while floating inside the bath, can return to places which are subjected to the action of a bottom heating device. In this way, the separation of impurities can be pushed to a particularly high degree.
According to an extremely advantageous embodiment of the present process, the melt is heated from above over its entire length, using radiant heat, but is heated from below over only part of its length, the unheated lower part of the melt being able moreover to receive the form of a lowered continuation in the form of a bag.
Preferably, the procedure is such that the heating of the molten bath from the top takes place over the entire length of this bath using the heat of combustion of the zinc, which is obtained by burning the layer. of zinc vapor above the weld pool itself, while the heat of combustion of the zinc is not used for bottom heating, lowering the top wall and / or side walls of the chamber vaporization (at the same time as combustion) at least in part, below the molten bath (for example by an infinite rotation
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interrupted or intermittent of the melting furnace), only over part of the length of the weld pool, since part of the top wall and (or)
sidewalls are removed to as great an extent as possible from the heating action of the heat of combustion of the zine by the application of a bag-shaped cavity.
It is known to take advantage of the heat of combustion of zinc to provide a bottom heater by producing the metal bath in a rotary tube furnace, and it is also known to install a lowered zone at the bottom. inside this rotary tube furnace to collect the high density impurities. In this known process, the action of radiant heat on the metal bath from above, as well as the heating from below which results from the rotation of the furnace, are exerted over the entire length of the metal bath, so that the lowered zone formed inside the rotary tube furnace is always brought by the heat of combustion of the zinc to the same temperature as the remaining internal parts of said furnace.
In fundamental opposition to this arrangement, temperature differences are intentionally maintained between different parts of the bottom surface of the rotary tube furnace in the present process.
It is only by this means that it is possible to effect the liquation of lead, etc., and that the separation is effected more efficiently, to a greater extent and in a manner more independent of - fortuitous operating conditions, because, in the process according to the invention, both the diversity of the specific weights
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The elements capable of being removed by equilibration, as well as the temperature difference between different parts of the bottom surface, are used at the same time and in the best way. In this way, besides making the process more economical in comparison with the known method,
a product is obtained the quality of which is greater than that which it was possible to obtain until now using a molten bath of determined degree of purity and, moreover, the operation is made less sensitive to variations in the degree of purity of the melt, which results not only in greater uniformity of the product, but also in the fact that the casting of impurities does not need to be carried out so frequently.
The invention will be explained below in more detail with the aid of the appended drawings, which represent some embodiments of devices suitable for making it possible to carry out the present method.
Fig. 1 shows a device in longitudinal section through line 1-1 of FIG. 2;
Fig. 2 is a cross section taken on line 2-2 of FIG. 1;
Figs. 3 and 4 show, in longitudinal sections, other embodiments of a melting drum.
According to Figs. 1 and 2, the molten pool is formed in a rotary tube furnace a. The cobustion of the zinc vapors is carried out in the rotary tube furnace a itself and, for this purpose, air or (and) other oxidizing gases (for example CO2) are introduced into the chamber a4 of this furnace , so that without entering
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in contact with the molten bath itself, these gases pass above the layer of zinc vapors deposited above the molten bath and constantly burn this layer from the upper part.
To start the process, an α-grate furnace can be used, which can optionally also supply the gas containing CO2. serving for the combustion of zinc in chamber a4. Preferably, by the rotation of the oven a which can, for example, rest on rollers, so that the upper wall a1 or (and) the side walls a2 of the vaporization chamber a4 made also usable as a combustion chamber, descend below the molten pool, use is made of the heat of combustion of the zinc, in a manner known per se, fear also constituting a heating device from below.
According to the invention, the melting furnace is provided with a lowered extension a6 which is established and arranged so that the surface a7 of the bottom of this extension, as well as its side walls, are not heated by the combustion which has take place in the zinc vaporization chamber a4, or are heated so little by this combustion that the lowered zone a6 of the molten bath is withdrawn to as great an extent as practically possible from the action of the bottom heater. The hearth a3 offered at all times to the actual melting bath and the hearth a7 existing at all times in the lowered extension a6 therefore have different temperatures, which has an extremely favorable influence on the process of refining by liquation. as has already been explained.
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The interior of the lowered extension a6 is preferably separated from the internal chamber a4 of the drum a by a passage opening, or by several passage openings a8 arranged in the manner of a grid, so that the maintenance d 'a relatively low temperature in the continuation a6 or near its hearth a7 is facilitated in comparison with the hearth a3,
The internal chamber a4 of the drum a widens approximately like a truncated cone in the direction of the extension a6 which surrounds this drum like a crown, so that the elements liable to be removed by liquation already tend to drink towards the a6 prolongation due to their higher specific weight.
The extension a6 constitutes around the drum has a flange or hollow crown a5 which is cooled on all sides by air, which further increases the temperature difference between the surfaces a3 and a7 As a result of this temperature difference, it is produced in the material of construction of the drum has considerable internal stresses, and therefore the flange a5 must be braced in a corresponding manner with the cylindrical surface of the drum a.
The lowered extension a6 can have any suitable shape in section. Preferably, this extension widens outwards, approximately in the manner of a truncated cone, which further increases the cooling effect in the vicinity of the bottom surface a7.
The cooling action can be increased by a suitable shape of the extension a6 or (and) by the application of suitable cooling agents, to an extent.
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such that zinc, which has the highest melting point, solidifies in the extension a6 and that lead and similar impurities remaining in the liquid state rise and return in the molten bath contained in chamber a4.
Those of these impurities which accumulate in the extension a6 and which are of some value (lead, tin etc ...) can be poured, preferably separately, through openings capable of being closed, and then receive various uses .
The rotation of the drum a can be carried out in any way (suitable, for example by means of an electric motor r4, preferably reversible, by the intermediary of gears r2, r3, r1, or simply by the rotation of the rollers k which would drive the drum a by a friction action.
According to FIG. l, the zinc oxide smoke passes from chamber a4 into a flue g, from where it is transferred, with a view to its condensation in the form of zinc white, to a collecting device, not shown in the drawing .
The replacement of the vaporized zinc can be carried out in any suitable manner, for example through an orifice h of the combustion chamber g and by the orifice f through which the zinc oxide smoke escapes. Preferably, air or (and) another oxidizing gas is also introduced through the openings h which may be blocked, in order to cause additional combustion of the zinc downstream of the exhaust opening. f.The part of the flue g which connects to the oven a can also be used as an accumulation chamber or as a recuperator maintained at a high temperature.
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According to FIG. 1, the flange a5 surrounding the lowered extension a6 of the molten bath is formed at the outlet end of the drum a. However, it will often be more advantageous to constitute such a flange a5, according to FIG. 3, in the middle of the length of the drum, and to increase the diameter of the inner chamber a4 of the drum as we approach this longitudinal middle, so that we obtain an inner chamber composed of two trunks of cone or barrel-shaped. The paths taken to reach the cavity a6 of the extension are, therefore, shortened in comparison with the construction according to FIG. l, as well as the distribution / internal stresses, which result from intentionally created temperature differences, is thus more favorable.
According to FIG. 4, crown-shaped lowered extensions a6 are provided at both ends of the drum a, the internal chamber of which in this case widens from the longitudinal middle towards the two ends.
One could, of course, also, provide more than two crown-shaped extensions a6 on the drum a, and these various extensions could communicate with each other, if necessary outside the chamber a4. In addition, the drum a could possibly also be surrounded by a crown-shaped extension a6 having an approximately helical profile.
According to FIG. 1, the combustion of the zinc vapors takes place at least in part in the melting chamber a4 above the zinc bath. The zinc vapors could however also be evacuated out of the chamber a4 without burning, in which case combustion would only take place in the flame g;
in this case, the heating of the
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bottom, which should only prevail over a part of the length of the molten bath, is carried out in another manner known per se (for example electrically), in addition to, at the same time, also in any known manner, for example to Using non-oxidizing combustion gases, one could also use non-oxidizing heating using radiant heat from the top, albeit over the whole. length of the weld pool.,
Moreover, the process can also be carried out in a drum-shaped oscillating furnace, but care must be taken in this case that the oscillation of the furnace does not act on the molten bath so violently that the removal of the impurities by liquation cannot occur.
In addition, it is also possible to work in a stationary duct provided with a heating device from the bottom and, in addition, with a lowered zone which is removed as much as possible from the action of said device. In this case again, the combustion of the zinc vapors can take place above the molten bath or in a special combustion chamber. In this case, the zinc vapors can be vented out of the vaporization chamber a4 with the aid of a stream of reducing or at least non-oxidizing gases (eg CO) and transferred to the special combustion chamber g.
A temporary interruption of the heating from below by the alternating action of reducing or at least non-oxidizing gases also presents considerable advantages, in the process according to the invention, if the combustion of the zinc vapors takes place in the vaporization chamber a4 itself, i.e. if the combustion heat of the zinc is used as radiant heat for heating from the top, and, if necessary also for heating from below, (for example by rota-
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oven).
Indeed, if the heat of combustion acts without interruption, it can possibly cause overheating, and, in certain cases, the molten bath is then likely to bubble or have a tendency to form bubbles, which, as it has previously mentioned, interferes with the process of removing impurities by liquation. To avoid such overheating, it is advisable to introduce alternately into the vaporization chamber gases of an oxidizing nature, then gases of a reducing, or at least non-oxidizing, nature, which gives the molten bath the opportunity to abandon during the duration of the introduction of the neutral or reducing gases, the excess heat which it has absorbed during the duration of the introduction of the oxidizing gases.
The duration of the alternating periods is regulated according to the working conditions which occur at all times and depends, in each case, on the degree of purity of the raw materials used. In a given case, it is possible, for example, to interrupt the admission of the oxidizing gases every four hours and to replace these gases for about a quarter of an hour with reducing gases.
The gases of a reducing or at least non-oxidizing nature, introduced intermittently, are brought, preferably in the hot state, into the combustion chamber a4, in order to avoid possibly too sudden cooling in this chamber. They can, for example, come from a gasifier placed directly upstream of the vaporization chamber, in order to use the inherent heat of the gas.
The temporary replacement of the oxidizing atmosphere by a neutral and (or) reducing atmosphere also offers advantages and, according to the invention, can be applied advantageously to the manufacture of zinc white in all cases where the zinc bath is converted. in steam by the user
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tion of the heat of combustion inherent in the zinc vapors as radiant heat for heating from the top, or possibly also for heating the bottom from below, since the boiling of the bath in each case is detrimental to the removal of impurities, whether such removal is effected by the present method or cough otherwise.