<Desc/Clms Page number 1>
"Perfectionnements aux procédés et dispositifs d'obtention de gaz de générateur très surchauffé et de traitement calorifique des métaux et minerais"
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés et dispositifs d'obtention de gaz de générateur très surchauffé et de. traitement calorifique des métaux et minerais, notamment en vue de porter à l'incandescence, ou de fondre et de réduire divers minerais et oxydes métalliques, ou en vue de l'obtention de métaux, d'alliages, ou de la fusion du fer pour sa transformation et, finalement, pour brûler ou sécher des minerais et autres produits de mine.
Le dispositif conforme à l'invention se compose de hauts-fourneaux ou colonnes, juxtaposés et reliés entre eux, l'un pour le combustible et l'autre contenant la matière à traiter, caractérisés en ce qu'on utilise pour les relier un canal débouchant, aussi bien dans la colonne à combustible que dans celle contenant la matière à traiter, en un point intermédiaire entre le sol et le milieu de la hauteur des dites colonnes.
<Desc/Clms Page number 2>
Pour le traitement des minerais de fer, on a déjà proposé des installations de fours consistant en une colonne à combustible et une colonne à minerai, reliée à la première.
Mais, dans ce cas, les deux colonnes sont disposées verticalement l'une au dessus de l'autre et nesont applicables qu'à la production d'acier brut riche en carbone et non purifié au soufre. On a également proposé des installations de fours à deux colonnes, disposés en escalier, l'un à coté de l'autre et reliés entre eux par une canalisation allant de la sole de l'un à celle de l'autre.
Comme on va le voir, les installations antérieures de ce genre ne sont pas appropriées à la mise en oeuvre des procédés et-dessus mentionnés d'obtention ou de traitement calorifique; .au contraire, ces derniers ne peuvent être exécutés qu'au moyen des dispositifs conformes à l'invention, ci-dessus mentionnés et décrits plus en détail ci-après.
Grâce aux dispositifs et aux procédés de l'invention, on peut, comme indiqué brièvement, obtenir un gaz de générateur très surchauffé et dépourvu de soufre. On a déjà proposé plusieurs procédés conformément auxquels on pouvait séparer de gaz industriels leur teneur nuisible en soufre, principalement l'hydrogène sulfuré et le sulfure de carbone, ou les fixer. Mais, selon ces procédés, le problème n'était résolu que de façon incomplète et la plupart d'entre eux occasionnaient, principalement dans la fixation du sulfure de carbone, des difficultés. Une partie des procédés antérieurs de ce genre avait, de plus, le grand inconvénient que la matière purificatrice de gaz utilisée, le soufre, était perdu.
Au contraire, avec le dispositif et le procédé de l'in- vention, ilest possible de fixer complètement tous les composés du soufre des gaz qui se développent dans la colonne
<Desc/Clms Page number 3>
à combustible qui constitue le générateur de gaz, de re- 'cueillir le soufre fixé, en partie selon des procédés connus, facilement et économiquement et de récupérer la matière purificatrice de gaz après sa régénération qui se produit au cours de la production du soufre, Le même dispositif conforme à l'invention est également approprié, avec les modifications relativement légères décrites ci-après et avec ou sans production simultanée de gaz de générateur très surchauffé et dépourvu de soufre, au traitement calorifique ci-dessus mentionné de divers métaux et produits de mines.
Les dessins joints représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, quelques modes de réalisation du dispositif selon l'invention.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement, en coupe verticale et en plan, une forme de réalisation appropriée à l'obtention de gaz de générateur à haute température et à la fonte et à la réduction de minerais.
Les figures 3 et 4 sont des coupes selon les droites AB des figures 1 et 2.
Les figures 5, 6 et 7 représentent en coupe verticale des modes de réalisation propres à porter à l'incandescence, à fondre et à réduire les minerais et autres produits de mines.
La figure 8 représente, également en coupe verticale, un mode de réalisation destiné à brûler des minerais'et autres produits de mines, par exemple la chaux et le gypse, ainsi qu'à la déshydratation, ou au séchage de matières contenant de l'eau, par exemple la lignite, la tourbe, la bauxite, etc.
Dans la mise en oeuvre du procédé d'obtention de gaz de générateur à haute température, dépourvu de soufre, le moyen le plus approprié de fixer la teneur en soufre du gaz parait l'emploi de chaux calcinée en morceaux, d'oxyde de fer, de minerais à teneur de fer, de bauxite riche en fer, d'oxyde
<Desc/Clms Page number 4>
de manganèse ou de ses mélanges, ainsi que de tous éléments Métalliques analogues, et leurs composés avec l'oxygène, qui entrent en réaction, à l'incandescence, en la présence ou en l'absence de carbone, avec les gaz sulfurés, en formant des sulfures métalliques.
Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la colonne de droite, par exemple, est remplie d'un mélange de charbon et de bauxite ferrugineuse et la colonne de gauche, du charbon ou autre combustible à transformer en gaz. Dans la colonne remplie de charbon (ci-après désignée, pour plus de simplicité, par l'expression: colonne à charbon), on insuffle, par les tuyères 1, de l'air sous pression, grâce à quoi le charbon est transformé en gaz.
Le gaz de générateur très surchauffé, à teneur de soufre, résultant parvient, par l'ouverture située en face des tuyères, de la cloison séparant les deux colonnes, dans la colonne chargée de minerai (ci-après désignée par l'expression: colonne à minerai) et le soufre entrant dans la composition du gaz qui s'écoule vers le haut, entre les morceaux de bauxite mêlée de charbon, est entièrement fixé par la bauxite.
Lors de la fixation du sulfure de carbone et de l'hydrogène sulfuré contenus dans le gaz, les réactions suivan- tes, connues en elles-mêmes, se déroulent:
FE2O3 + 3C + 2H2S = 2FeS + 3CO + 2H2 ou
2Fe + 2H2S= 2FeS + 2H2 et
A1203 + 3FeS + 3C = Al2S3 + 3Fe + 3cO et
2A12O3 + 3CS2 + 3C = A12S3 + 600.
Comme indiqué par les réactions ci-dessus, lors de l'emploi de la bauxite, on obtient comme produits finaux le sulfure d'aluminium et le fer métallique, ou, à des
<Desc/Clms Page number 5>
températures élevées convenables, un alliage ferrosilieium- titane. Celui-ci se rassemble au fond de la colonne, et au dessus de lui se trouve le sulfure d'aluminium liquide; ces produits sont soutirés de temps en temps, séparés l'un de l'autre.
L'emploi de la bauxite comme matière de fixation du soufre dans le cadre du procédé en question est particulièrement économique, parce qu'à côté du soufre on obtient encore deux produits précieux: l'oxyde d'aluminium pur et le fer métallique, ou un alliage ferrosilicium-titane.
Il est connu que le sulfure d'aluminium à l'état fondu dissout bien l'oxyde d'aluminium. Une partie en poids de sulfure d'aluminium fondu permet de maintenir en dissolution quatre parties d'aluminium. Cette circonstance favorable permet d'obtenir, en même temps que le soufre, cinq fois plus d'aluminium que la quantité correspondant au poids équivalent chimique du soufre fixé. Le soufre fixé dans le sulfure d'aluminium est obtenu, à la manière connue, en le mettant en réaction avec de l'eau chaude, ou de la vapeur d'eau, ce qui donne de l'oxyde pur d'aluminium et de l'hydrogène sulfuré: /4A12O3/ + Al2S3 + 3H2O = 5Al2O3 + 3H2S L'hydrogène sulfuré libéré peut être utilisé à l'obtention d'acide sulfurique ou à celle de soufre élémentaire.
Le gaz de générateur désulfuré très chauffé s'échappant de la colonne à minerai peut être employé sans refroidissement pour tous les genres de chauffage. On peent, aveu un avantage particulier, l'employer au chauffage de fours métallurgiques (fours Martin ou fours à flamme analogues), ou l'appliquer aux dispositifs de chauffage dans lesquels la teneur en soufre du gaz pourrait avoir des effets particulièrement nuisibles sur les surfaces à chauffer, ou sur les matières à échauffer et à fondre.
<Desc/Clms Page number 6>
Un avantage important du procédé conforme à l'invention consiste en ce que le gaz de générateur, ayant une température supérieure au point de fusion du mâchefer, peut être obtenu, non seulement au moyen de combustibles dégazés (coke ou charbon de bois), mais encore au moyen de tous combustibles bruts à haute teneur de soufre. C'est ainsi que, par transformation en gaz de tous genres de lignite, même ligneux, on peut obtenir une température élevée celle que le mâchefer fonde et puisse être soutiré.
Cette circonstance favorable peut être produite parce que les produits de distillation des charbons et la vapeur dteau libérée peuvent être recueillis au dehors de la colonne séparés du gaz de générateur résultant de la combustion et séparés entre eux, de sorte que la vapeur d'eau n'exerce aucun effet de refroidissement sur le gaz de générateur.
La séparation du gaz de générateur et des produits de distillation peut se faire de deux façons différentes. Tout d'abord, on peut procéder de façon telle que l'on fasse échapper la plus grande partie du gaz de générateur produit dans le plan de soufflage, par l'ouverture de la cloison située en face des tuyères dans la direction horizontale, en conduisant la faible quantité résiduelle dans la direction verticale, à travers la colonne de charbon.
On peut régler la quantité et la direction des gaz qui s'échappent en ouvrant ou en fermant une soupape d'étranglement 8, disposée à l'orifice de la colonne à charbon, dans la canalisation collectrice de gaz 7. La soupape d'étranglement 8 est, de préférence, réglée de façon telle que la quantité de gaz de générateur s'écoulant par la dite soupape ou, en dehors de la 'zone de combustion, à travers la colonne de charbon soit seulement suffisante pour que sa chaleur assure le dégazage complet du charbon de la région supérieure. La soupape d'étranglement 8 peut être réglée par surveillance du
<Desc/Clms Page number 7>
gaz s'échappant. Il est en effet clair que la température du gaz est d'autant plus élevée qu'il passe plus de gaz dans la soupape, et la réciproque est vraie.
Dans le cas où le dégazage du charbon se fait de la manière ci-dessus décrite, on peut extraire du gaz de distillation, qui s'échappe, du goudron, et employer le gaz de distillation à nombre de calories plus élevé pour le chauffage, ou pour l'entraînement de moteurs à gaz. Si l'on ne désire pas recueillir de goudron, le gaz, après sa déshydratation, ou son séchage, est conduit, avec sa teneur en goudron, à la partie inférieure de la colonne à minerai, ce qui fixe aussi le soufre contenu dans le gaz de distillation.
Au cas où l'on n'attache aucun intérêt à la fixation du soufre, on ferme entièrement la soupape d'étranglement 8, en ouvrant la soupape 9, par laquelle le gaz de distillation de la colonne à minerai s'écoule vers le haut et sort, mélangé au gaz de générateur, par la canalisation principale de gaz 10.
Selon le second:;mode de dégazage du charbon, le gaz qui sort par la soupape 8 est un pur produit de combustion (acide carbonique et vapeur d'eau), ne contenant que peu ou point de gaz combustible. Pour mettre en oeuvre ce procédé de chauffe, on n'insuffle pas l'air seulement par les tuyères 1, au-dessus de la cuve de la colonne de charbon, mais aussi par les tuyères 11, disposées à peu près à mi-hauteur de la dite colonne, Dans la direction perpendiculaire à celle des tuyères, sur toute la longueur de la colonne à charbon, sont prévues deux grilles parallèles 12, en fonte, s'étendant d'une paroi à l'autre, afin que l'air de la tuyère 11, entre les dites grilles puisse se répartir de façon régulière dans le charbon à travers les barreaux des grilles.
Les grilles de fonte 12 sont disposées à une hauteur telle, au-dessus de la zone de combustion inférieure déterminée par les tuyères 1, que le gaz de distillation libéré (et le gaz de générateur
<Desc/Clms Page number 8>
s'écoulant vers le haut) atteigne son point d'inflammation sous l'effet de la chaleur des gaz s'écoulant en faibles quantités vers le haut et de la chaleur de rayonnement à la hauteur des grilles et br@le avec l'air insufflé par la tuyère 11. Par conséquent, le dégazage proprement dit a lieu principalement par combustion du gaz de distillation libéré.
Il peut arriver qu'une très faible quantité de charbon en avant des grilles soit transformé par combustion en acide carbonique, mais ladite quantité, par suite de , l'absence d'une couche de charbon de l'épaisseur nécessaire et de la température convenable, ne peut être réduite en oxyde de carbone. D'une façon générale, la température de la zone de combustion à dégazer, ou l'intensité de la combustion (comme déjà mentionné ci-dessus) peuvent égale- ment être réglées par la manoeuvre de la soupape 8.
Pour transformer en mâchefer la teneur en cendres du charbon et abaisser son point de fusion, on additionne le charbon de pierre à chaux en quantité correspondant à sa teneur en cendres. La colonne à charbon peut être char- gée simultanément au moyen de pierre à chaux et d.e mineral de fer, lequel eet réduit en fer métallique qui se rassem- ble au fond de la cuve. La cuve de la colonne à charbon est reliée avec celle de la colonne à minerai au moyen d'un canal 5, par lequel le fer métallique réduit dans la cuve de la colonne à charbon coule dans la colonne à mine- rai et s'y mélange au fer réduit à partir de la bauxite.
La bauxite accumulée dans la colonne à minera!':, s'étend, par suite de son poids, jusqu'au fond de la cuve et plonge ainsi dans le fer métallique, auquel elle enlève sa teneur en soufre, en formant du sulfure d'aluminium.
Comme déjà indiqué, le four à doux colonnes conforme à l'invention, non seulement sert à la production de gaz
<Desc/Clms Page number 9>
de générateur sans soufre, mais se prête également à la fonte de divers minerais, ou d'oxydes métalliques, et à la transformation du fer par fusion, ainsi qu'à la production de métaux et d'alliages.
Les procédés à mettre en oeuvre dans ce but avec ce système de four ont, dans le traitement métallurgique des minerais de fer et des matières ferrugineuses (bauxite, résidus de grillage de pyrite, etc.) ainsi que dans la refonte du fer, le plus grand intérêt, car on n'a pas besoin d'employer pour le traitement métallurgique du fer, ou pour sa refonte, le coke des hauts-fourneaux, qui est cher, mais on peut au contraire utiliser des combustibles à teneur de soufre de qualité quelconque et également, produire, à partir de minerais à teneur de soufre ou de résidus de grillage de pyrite, un fer, ou un alliage de fer à teneur en soufre très faible ou nulle,
Dans le cas de la production du fer, on utilisera avec avantage le système de four objet des figures 3 et 4, qui se distingue principalement de celui des figures 1 et.2 en ce qu'il ne comporte pas,
au-dessus de la colonne à minerai, de dispositif de chargement hermétique, mais seulement une porte de chargement ordinaire, représentée en haut et à droite de la figure 3. La colonne à minerai est remplie de minerai de fer mélangé de matières formant mâchefer (bauxite riche en fer, ou autres matières ferrugineuses, avec des résidus de grillage de pyrite, etc. ) et le gaz est produit au moyen de l'air insufflé par les tuyères 1. Après sortie de la colonne, le gaz de générateur est transformé, en totalité ou en partie, suivant la qualité du minerai, en gaz carbonique, par l'air additionnel insufflé à travers la tuyère 4 à la partie inférieure de la cloison de séparation 5.
Le gaz brûlant à plus haute température parvient dans la colonne à minerai où, s'écoulant entre les morceaux de la matière, il fait fondre
<Desc/Clms Page number 10>
le mélange minerai-chaux et; ayant dépensé toute sa chaleur, s'échappe à l'air libre par la cheminée, sous forme de gaz de fumée ordinaire.
Avec des minerais de valeur faible, par exemple lors de la fonte de la bauxite, on peut brûler toute la quantité de gaz de générateur produite car une plus grande quantité de chaleur est nécessaire pour fondre le minerai que pour la réduction de sa teneur en oxyde de fer. Lors du traitement métallurgique de minerais de meilleure qualité, on ne brûle et on ne fait passer dans la colonne à minerai que la quantité de gaz nécessaire pour que les besoins calorifiques de la fonte et de la réduction soient satisfaits dans la proportion convenable. On laisse le gaz de générateur résiduel monter à travers la colonne de charbon et sortir par la canalisation à gaz 7.
La matière fondue dans la colonne de minerai, après que l'intervalle entre les morceaux de minerai et de chaux remplissant la cuve a été rempli par ladite matière fondue, s'écoule, à travers la cloison partielle 2 séparant les colonnes, dans la cuve de la colonne de charbon, où, sous l'effet des morceaux de charbon incandescents, la teneur en oxyde de fer de la matière en fusion est réduite en fer métallique et se rassemble au fond de la cuve, ou bien, comme déjà décrit ci-dessus, s'écoule, à travers le canal 5 reliant les deux colonnes, dans la cuve de la colonne à minerai et s'amasse au fond de ladite cuve, entre les morceaux de chaux et de fer, d'où elle est soutirée de temps en temps par le canal collecteur 6.
La fonte à teneur de soufre, qui est, jusqu'à l'instant du soutirage, en contact intime avec les morceaux de chaux et de fer, est entièrement désoufrée par l'effet de la chaux et le minerai à teneur de fer agit sur le fer d'une façon très décarbonisante, de telle sorte que, suivant l'instant du soutirage, on peut produire de l'acier au carbone, ou du fer de forge.
<Desc/Clms Page number 11>
Comme le gaz produit, après qu'il a quitté la colonne à charbon, est entièrement transformé par combustion Ren aci- de carbonique et que, dans la colonne à minerai, la matière est fondue à l'état non réduit, on peut également, comme déjà indiqué, produire, à partir de minerais riches en soufre, du fer de qualité à teneur en soufre faible ou nulle. On y par- vient, d'une manière connue en elle-même, en faisant brûler le gaz de générateur avec de l'air en excès, grâce à quoi les gaz sulfurés anti-réducteurs et d'effet nuisible, tels que l'hydrogène sulfuré et le sulfure de carbone, sont brûlés et qu'ainsi le produit de combustion s'écoulant à travers la colonne de matière a une action fortement oxydante de telle sorte que même la pyrite contenue dans le minerai est oxydée et forme de l'oxyde de fer et de l'oxyde sulfureux.
La teneur du gaz en oxyde sulfureux ne peut avoir, dans la ou l'oxyde de fer, colonne à minerai, aucun effet nuisible sur le fer /car, dans l'atmosphère oxydante de cette colonne, le fer métalli- que ne peut se dégager et l'oxyde de fer n'entre pas en réac- tion avec l'oxyde sulfureux.
Conformément au procédé de chauffe ci-dessus décrit, le minerai, par la combustion des gaz contenus dans la colon- ne à charbon, est fondu à l'état non réduit et la réduction se déroule uniquement sous l'action du carbone, dans la colon- ne à charbon. Le fer métallique réduit dans cette dernière peut, dans le cas où l'on emploie du darbon à haute teneur en soufre, fixer provisoirement le soufre, dont la plus grande partie lui est ensuite enlevée par la teneur en chaux du mâchefer.
Comme le fer métallique s'écoule de la colonne à charbon dans celle à minerai par le canal 5 et que là, la colonne de matière solide plonge dans le bain de fer métalli- que jusqu'au fond de la cuve, ledit fer métallique y est assez longtemps en contact intime avec les morceaux de chaux ajoutés dans la colonne en vue de la formation de mâchefer et y est entièrement débarrassé de son soufre.
<Desc/Clms Page number 12>
Le procédé de traitement et de chauffe ci-dessus décrit sert non seulement pour le fer et les bauxites riches en fer, mais on peut encore, entre autres, par addition de divers oxydes métalliques à du minerai de fer ou à de la bauxite riche en fer, l'appliquer à la production des alliages de fer les plus divers. On peut, de cette manière, obtenir très économiquement des alliages même à pourcentage de fer très élevé, tels que le ferro-silieium, le ferromanganèse, le ferrochrome, le ferro-titane, etc.
Pour pouvoir éventuellement augmenter la température du four et, par suite, sa capacité, on peut combiner la chauffe au gaz avec la chauffe électrique. Dans ce but, le four est, de préférence, muni, sur ses deux cotés, comme le montre la figure 4, par exemple, d'électrodes 13, à refroidissement d'eau mises en contact, au-dessous du plan de soufflage, par exemple, au-dessus de la surface de la matière fondue, en direction horizontale, avec la couche de charbon, ou avec le fer métallique se trouvant au fond de la cuve et conduisant le courant à travers ceux-ci.
Lors de la production de gaz de générateur sans soufre (figure 1) on prévoit de préférence un chauffage électrique dans la colonne de droite.
Comme la teneur en oxyde du mâchefer, par suite de sa réduction directe par les charbons incandescents, est réduite en fer métallique sans résidu, on obtient un mâchefer entièrement blanc. Ceci est d'importance particulière lors de la fusion de la bauxite, car le mâchefer obtenu est un aluminate de calcium entièrement blanc, ou un mâchefer - ciment fusible d'alumine qui, broyé finement, fournit le meilleur ciment hydraulique. De plus, c'est un produit primaire de première qualité pour la fabrication de l'alumine. Dans la dite fabrication, le matériau pulvérisé est lessivé dans une solution de soude chaude.
<Desc/Clms Page number 13>
Comme les silicates et titanates n'entrent pas en réaction avec la solution de soude, on peut obtenir également de cette manière de la bauxite à haute teneur en acide silicique pour la fabrication de l'oxyde d'aluminium.
Comme déjà indiqué brièvement, le dispositif et le procédé conformes à l'invention peuvent être employés très avantageusement à la place des cubilots, ou autres fours à fonte, pour la refonte du fer. On obtient ainsi, en plus de l'emploi de combustibles bruts et peu coûteux, l'avantage supplémentaire que du fer à fondre rien n'est perdu dans la combustion ou dans la formation du mâchefer, puisque le fer éventuellement transformé en oxyde de fer par combustion dans la colonne à minerai s'écoule, avec le mâchefer, dans la colonne à charbon, où l'oxyde de fer est de nouveau ré- duit en fer métallique. Pendant ce processus, il s'effectue une désulfuration du fer, de la manière déjà indiquée, au @ moyen des morceaux de chaux versés dans la colonne à minerai.
Lors de la refonte du fer, on peut augmenter à volonté la quantité du fer en versant dans la colonne à minerai, ou dans la colonne de charbon, du minerai de fer, ou autre ma- tière contenant de l'oxyde de fer, ou en l'insufflant en poudre par les tuyères dans la colonne à eharbon.
Aux figures 5,6 et 7 on a représenté un mode particu- lier de réalisation de l'installation de four conforme à l'invention, destinée au traitement de produits de mine par- ticuliers. Il y a, en effet, des minerais qui, soit en eux- mêmes, soit par mélange avec une matière génératrice de mâ- chefer (par exemple la chaux) sont si mous avant le début de la fusion qu'il y a danger que, par suite du poids de la colonne de matériau, ils viennent à prendre la forme d'une pâte, se compriment et obstruent la voie au courant gazeux.
<Desc/Clms Page number 14>
Il y a également des minerais dont le point de fusion est notablement inférieur à celui du mâchefer restant après réduction du métal qu'ils contiennent (par exemple du fer.
La fonte et la réduction de tels minerais dans l'installation de four des figures 1 et 2 peuvent présenter le danger que le minerai, ne pouvant être chauffé à une température assez élevée au-dessus de son point de fusion, ne s'écoule, à cette température dans la colonne à charbon, auquel cas, à l'instant du contact avec le charbon lncandespent, la réduction commence à se produire et, alors, par suite de l'importante absorption calorifique (réaction endothermique), aussi bien la température de la matière fondue que celle du mâchefer formé diminuent, ce qui peut produire dans la colonne à oharbon un durcissement. Pour éviter cet inconvénient, on a proposé plus haut de compléter la production du mâ- chefer de charbon par chauffe électrique, conformément à la figure 4.
Conformément aux modes de réalisation objet des figures 5 à 7, les inconvénients ou perturbations dangereuses de fonctionnement qu'on vient de signaler sont éliminés par suite de ce que la colonne à combustibb et la colonne à minerai ne sont pas, comme le représente la figure 1, directement contigus de part et d'autre dtune cloison de séparation, mais éloignés et reliés entre eux par un canall, assez long pour qutil constitue lui-même un four, ou canal à flamme.
A travers le dit canal à flamme, s'écoule le gaz très surchauffé de la colonne à combustible à la colonne à minerai, pendant que le minerai fondu s'écoule, en contre courant, dans la colonne à charbon, et, ce faisant, est surchauffé jusqu'à la limite la plus élevée poosible par la haute température régnant dans le canal à flamme, ce qui introduit dans la colonne à charbon une importante quantité de chaleur. Par suite,
<Desc/Clms Page number 15>
il ne peut en aucun cas se produire de durcissement dans la colonne à charbon, car le minerai fondu qui s'y écoule est à une température bien supérieure au point de fusion du mâchefer produit après la réduction effectuée; d'autre part, la chaleur nécessaire à la combustion est entièrement garantie par la chauffe dans la colonne à charbon.
Les minerais dans lesquels il se produit, avant fusion, un fort ramollissement et qui présentent, par suite, une tendance à ouire en bloo, ne sont pas versés et fondus dans la colonne à minerai, mais introduits, automatiquement et continuellement, dans le canal à flamme, comme indiqué en 4 à la figure 6, par une, ouverture de chargement 2, prévue au voisinage de la colonne à minerai, où le gaz sortant de la colonne à charbon est brûlé, au moyen d'air additionnel insufflé par une ouverture 3, la masse de minerai 4 étant alors amenée à fusion par les flammes chaudes et la matière enfusion, surchauffée, s'écoule dans la colonne à charbon.
La charge immédiate du canal à flamme 1 au moyen du minerai a aussi l'avantage important que même les minerais en morceaux très petits et en poudre, peuvent être traités sans aucune agglomération, mise en briquettes ou aucun moulage préalables destiés à en augmenter l'échantillon.
. Si, comme on vient de le décrire, le minerai est versé, non dans la colonne à minerai, mais dans le four à flamme 1 et y est fondu, il est avantageux de prolonger la colonne à minerai au-dessous de la partie de droite du four à flamme, par une section de colonne de refroidissement, et ceci, en supprimant la cuve de la colonne à minerai, cette dernière étant munie, à sa partie inférieure d'une porte 5, à fermeture hermétique, pour l'enlèvement du matériau brûlé. Les gaz très surchauffés sortant du four ou canal à flamme 1 s'écoulent dans la colonne à combustion, ou à minerai et
<Desc/Clms Page number 16>
causent une combustion complète de la chaux qui, après avoir été enlevée de ladite colonne, en quantité convenable est versée encore dans le four à flamme 1 pour transformer en mâchefer les parties inutiles du minerai.
Pour le désoufrage du métal réduit dans la colonne à charbon, la colonne à combustion et à minerai est prolangée, comme l'indique la figure 7, dans la direction du canal à flamme 1, par une branche oblique dérivée 7, aveo sole dans laquelle le métal contenant du soufre coule de la colonne à charbon par un canal non représenté et y est désoufré sous l'effet du CaO, en formant du CaS. Si on le désire, la partie de colonne à sole (figure 7) peut être affectée non de la disposition oblique représentée, mais également oonstituer un prolongement vertical rectiligne de la colonne à minerai.
Evidemment, la combustion du gaz et la fusion du minerai peuvent, comme décrit plus haut à propos de la figure 4, être àgalement effectuées ou complétées par une chauffe électrique.
On a déjà brièvement Indiqué que le dispositif de l'invention, moyennant de faibles modifications, pouvait également être appliqué au grillage ou au séchage de matières quelconques, à une température quelconque. C'est ainsi que l'on peut produire au moyen de ce dispositif, à partir par exemple de gypse, de l'acide sulfureux et de la chaux, ou du gypse calciné et à partir de pierre à chaux, de la chaux vive, ou à partir de matières génératrices de ciment, du ciment. De plus, d'autres substances, par exemple le dolomite, le magnésite, etc. peuvent être grillées et des substances à teneur d'eau, telles par exemple que la lignite, la tourbe, la bauxite, etc. peuvent être déshydratées ou séchées.
<Desc/Clms Page number 17>
Un mode de réalisation approprié du système de four objet de l'invention est représenté sohématiquement, à titre d'exemple non limitatif, par la figure 8.
La disposition constructive de ce mode d'exécution du système de four se distingue de celle de la figure 2 en ce que la colonne à minerai est prolongée, au-dessous de la cloison de séparation entre la cuve de la colonne à charbon et ladite colonne à minerai, au moyen d'une colonne supplé- mentaire de refroidiseement et, comme dans la réalisation de la figure 6, moyennant suppression de la cuve de la colonne à minerai, munie à sa partie inférieure d'une porte 15 à fermeture hermétique, pour l'enlèvement de :la matière brûlée.
Le fonctionnement et l'utilisation du système de four, ou la chauffe, ont lieu, de manière analogue à ce qui a été décrit à propos des figures 1 et 2, comme suit :
Lors du grillage ordinaire de la chaux, la colonne de droite est remplie de pierre à chaux et la colonne de gauche, de charbon et, dans la zone de soufflage de la colonne de charbon, la combustion est amorcée. Dans la colonne à charbon, de l'air sous pression est insufflé par les tuyères 1 et, ainsi, le charbon est transformé en gaz.
Le gaz de générateur produit s'écoule horizontalement sous la cloison de séparation 3, dans la colonne remplie de pier- re à chaux, vers le haut et y rencontre l'air insufflé à la partie inférieure de la colonne par des tuyères 14 et mélangé entre les morceaux de chaux à un contre courant d'air chauffé, qui en provoque la combustion et la transformation en acide carbonique, ce qui produit une température extrême- ment élevée et, ainsi, la chaux est entièrement calcinée en un temps très court, cependant que les produits de combustion s'élevant à travers les morceaux de chaux s'échappent à l'air
<Desc/Clms Page number 18>
libre par la cheminée sous forme de gaz ordinaire de fumée après avoir utilisé pratiquement toute leur chaleur.
La température extrêmement élevée qu'il est possible d'atteindre présente l'avantage que le four,.qui est de dimensions relativement réduites et ne nécessite qu'une immobilisation de capital modérée, présente, par rapport aux fours à chaux antérieurs, uno capacité extrêmement grande.
L'enlèvement de le. chaux calcinée s'effectue de temps en temps par la porte mentionnée 15.
Bien entendu, l'enlèvement du matériau peut aussi se faire aU,moyen de dispositifs mécaniques convenables, connus en eux-mêmes, de façon continue et automatique.
A la manière du grillage de chaux ci-dessus décrit, on peut aussi obtenir, à partir de matériaux générateurs de ciment, du ciment de Portland, ou du ciment à brique de bauxite.
De même, on peut tirer de la pierre à plâtre du gypse calciné. Dans le grillage du gypse, il est avantageux et même presque inévitable de prévoir l'enlèvement mécanique automatique du matériau, de façon à pouvoir régler à une valeur constante, suivant la vitesse d'enlèvement du matériau, la masse et la température de grillage du gypse, ou la quantité de l'eau subsistant nécessairement sous forme d'hydrate dans le gypse grillé.
Dans le grillage du gypse, on peut aussi prodéder de façon telle qu'on obtienne comme produit final, non pas du gypse grillé, mais de la chaux calcinée et de l'acide sulfureux gazeux, c'est-à-dire, suivant besoin, de la chaux et de SO2.
<Desc/Clms Page number 19>
Dans ce cas, on procède de façon telle que l'on trans- forme tout d'abord par grillage, de la pierre à plâtre en gypse grillé ordinaire que l'on mélange, après pulvérisation, avec une quantité égale de poudre de charbon, après quoi on met l'ensemble en briquettes. Ensuite, deux atomes d'oxygène de 2CaSO4 sont fixés par le carbone sous forme de CO2, ou réduits en acide carbonique, selon la formule suivante:
2CaSO4 + C = 2CaO + 2SO2 = CO2
Le processus se déroule entièrement automatique si l'on veille en permanence à ce que les produits de combus-. tion sortant de la colonne ne contiennent, en outre de l'acide sulfureux et de l'azote de l'air, rien d'autre que
CO2, ou bien qu'ils aient un effet neutre ou un effet oxydant extrêmement faible.
Comme déjà indiqué au début de la présente description, le dispositif selon l'invention est également approprié à la déshydratation, ou au séchage, de matières contenant de l'eau. C'est ainsi que ce dispositif peut être employé très avantageusement aussi à la purification ou à la déshy- dratation complète, en particulier de matières de faible valeur ou de forte teneur d'eau, par exemple la tourbe et le lignite.